REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE COMPUTACIÓN
RENDIMIENTO EN PICONETS PARA LA TECNOLOGIA BLUETOOTH
VERSION 2.0
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DE
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE
INGENIERO DE COMPUTACIÓN.
REALIZADO POR:
Bch. Edward Aquiles, Morales Barrios.
C.I: 14.279.495
TUTOR ACADEMICO:
Msc. Steve Nuñez.
MARACAIBO, AGOSTO DE 2007
RENDIMIENTO EN PICONETS PARA LA TECNOLOGIA BLUETOOTH
VERSION 2.0
Edward Aquiles Morales Barrios
CI: 14.279.495
Urb. Los Olivos calle 78 con Av. 64 #76-124
Teléfono: (0261) 7910526
[email protected]
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SR
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DE
________________________________
TUTOR ACADÉMICO
VEREDICTO
Yo, ____________________________ titular de la C.I Nº________________
Integrantes del Jurado, evaluamos el Trabajo Especial de Grado, titulado:
RENDIMIENTO EN PICONETS PARA LA TECNOLOGIA BLUETOOTH
VERSION 2.0
OS
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Realizado por el Bachiller Edward Aquiles Morales Barrios, titular de la C.I Nº
14.279.495, como requisito para optar al titulo de Ingeniero de Computación; el
cual recibe la siguiente Calificación ______________________(
)puntos.
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DE
______________________
Jurado
______________________
Jurado
______________________________
Ing. Jose Bohórquez
C.I: 3.379.454
Decano de la Facultad de Ingeniería
______________________________
Ing. Carlos Urdaneta
C.I: 8.985.945
Director de la Escuela de Computación
DEDICATORIA
A mi padre, Edward Morales, por demostrarme que con empeño y dedicación
se puede tener éxito en la vida, Gracias!
A mi madre, Noris Barrios de Morales, por su valioso apoyo y fe en dios y en
mi persona. No te defraude!
A mis hermanos, Javier y Patricia Morales, aunque no hicieron nada, se que les
emociona que terminara mi carrera, gracias!
A mis Abuelitas, Maria de Morales y Eudocia Fuenmayor, por ser las mejores
abuelas del mundo.
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A mi gran amigo, Josué Villalobos, después de todos estos años creciendo
juntos no hemos perdido la esencia de nuestra amistad, gracias por tu apoyo
incondicional.
A mis amigos de la Universidad, por aceptarme en su grupo a pesar de
reincorporarme de nuevo a la carrera un poquito tarde.
A mis profesores, que me prepararon de la mejor manera para ejercitar esta
excelente profesión de la mejor manera y con calidad indiscutible.
A todos los que de alguna manera creyeron que nunca lo podría hacer, aquí
esta la prueba de que yo también puedo.
Edward Aquiles.
AGRADECIMIENTO
A mi Nani, por su ayuda incondicional,
por estar conmigo y apoyarme en los
OS
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todo elE
empeño
RV mostrado, TE AMO.
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A todos mis profesores, en especial a
S
HO Rosa Zamora por sus buenos consejos
C
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DER
peores momentos, no se como pagarte
y compañerismo y Steve Nuñez por su
excelencia académica y conocimiento
en la materia, del cual aprendí mucho.
INDICE GENERAL
Veredicto
II
Dedicatoria
III
Agradecimiento
IV
Índice general
V
Resumen
XI
Abstract
XII
Introducción
XIII
CAPITULO I, EL PROBLEMA
1. Planteamiento y Formulación del Problema
16
2. Objetivos de la Investigación
19
OS
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RV
2.1. Objetivo general
19
E
S
E
3. Delimitación de la Investigación
R
S
O
H
4. Justificación de la Investigación
C
E
R
E TEORICO
DMARCO
CAPITULO II,
19
1. Antecedentes de la Investigación.
22
2. Fundamentación Teórica.
24
2.1 Tecnología Bluetooth.
25
2.1.1. Grupo de Interés Bluetooth (SIG).
25
2.1.2. IEEE 802.15x.
26
2.1.3. Uso y Aplicaciones.
27
2.1.4. Banda de Frecuencia y Canal de Arreglo.
29
2.1.5. Características del transmisor.
30
2.2. Topología de la Tecnología Bluetooth.
31
2.2.1. Piconets.
32
2.2.1.1. Modo de retención (Hold).
33
2.2.1.2. Modo de escucha selectiva (Sniff).
33
2.2.1.3. Modo de aparcamiento (Park).
34
2.2.2. Componentes de una Piconet
34
2.2.3. Inicialización de una Piconet.
35
2.2. Objetivos específicos
19
20
2.2.4. Control sobre una Piconet.
35
2.2.5. Creación de una Piconet menor o child Piconet.
36
2.2.6. Creación de una Piconet vecina.
36
2.2.7. Finalización de una Piconet.
37
2.2.8. Asociación y disociación de una Piconet.
37
2.2.5. La pila de protocolos Bluetooth.
38
2.2.5.1. Banda base.
39
2.2.5.2. Protocolo de gestor de enlace LMP .
40
2.2.5.3. Protocolo de adaptación y enlace lógico L2CAP.
41
2.2.5.4. Protocolo de Descubrimiento de Servicio (SDP)
42
2.2.6. Técnica “Enhanced Data Rate” (EDR).
42
2.2.6.1. ¿Por qué se necesita EDR?.
43
2.2.6.2. Reducción de energía y compatibilidad EDR.
44
2.2.6.3. ¿Cómo trabaja EDR?.
OS
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RV
44
E
2.2.6.5. Formato de modulación EDR RES
OS
H
2.2.6.5.1. Implementación
del
Esquema de los 2 mbit/sec.
C
E
R
E
D
2.2.6.5.2. Implementación
del Esquema de los 3 mbit/sec.
45
3.1. Ancho de Banda.
50
3.1.1. Importancia del Ancho de Banda.
51
3.1.2. Medición.
52
3.1.3. Tasa de transferencia.
53
3.1.4. Calculo de la transferencia de datos.
54
4.1. Software Bluesoleil.
55
4.2. Software Ethereal Network Analyzer.
56
4.2.1 Propósitos y Características de Ethereal Network Analyzer
56
5.- Definición de Términos Básicos.
57
6. Sistema de Variables.
62
6.1. Variable Independiente
62
6.2. Variable Dependiente.
63
2.2.6.4. Estructura de paquetes EDR.
47
49
49
CAPITULO III, MARCO METODOLOGICO
1. Modalidad de la investigación.
66
2. Diseño de la Investigación.
66
3. Técnicas e Instrumentos de recopilación de datos.
67
4. Muestra.
67
5. Recursos utilizados.
68
6. Fases de la Investigación.
68
6.1. Fase I: Análisis y diagnostico.
68
6.2. Fase II: Recopilación de información y revisión de documentos
69
6.3. Fase III: Selección de los dispositivos de red a emplear.
69
6.4. Fase IV: Diseño e implementación de la Red.
69
6.5. Fase V: Estudio de Rendimiento.
70
CAPITULO IV, ANALISIS DE LOS RESULTADOS
1.- Vista General del Proyecto.
72
2.- Hardware utilizado en el experimento.
73
3.- Lugar de realización del experimento.
75
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4.- Limitaciones en la realización del experimento.
76
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6.- Experimento y Procedimiento.
R
S
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H
6.1.- Generación de Paquetes
C con Commview 5.5
E
R
E Network Analyzer
DEthereal
6.2.- Software
76
6.3.- Escenario de Captura de datos.
85
7.- Obtención de los resultados.
85
8.- Graficas de rendimiento.
87
9.- Fichas Técnicas e Interpretación de los resultados.
88
9.1.- Fichas generales de muestras obtenidas para varios hosts y un
89
5.- Proceso de Implantación de la Piconet.
81
82
83
maestro ó PNC
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
ANEXOS
INDICE DE FIGURAS Y TABLAS.
Figura #1 Modelo de conectividad Bluetooth.
25
Figura #2 Logotipo del IEEE Working Group.
27
Figura #3 Banda de Frecuencia Bluetooth.
30
Figura #4 Características del Tipo de Transmisor.
31
Figura #5 Modelos de Piconets simple con esclavos conectados.
33
Figura #6 Pila de Protocolos Bluetooth.
39
Figura #7 Protocolo de Gestor de Enlace LMP.
41
Figura #8 Protocolo de Adaptación y Enlace Lógico (L2CAP).
42
Figura #9 Dispositivos Bluetooth EDR conectados entre si.
43
Figura #10 Diagrama que muestra un paquete EDR dividido en un
45
código de acceso, cabecera, sincronizador de frecuencia y datos.
Figura #11 Diferencias entre paquete Bluetooth tradicional y EDR.
47
Figura #12 Frecuencia de Bluetooth EDR tomada con un medidor.
48
Figura #13 Modulación DPSK para EDR.
48
Figura #14 Patrones de Constelaciones en Modulación 4-DQPSK y 8-
50
DPSK.
DOS
Figura #16 Formulas para el calculo de transferencia V
de A
datos.
R
E
S
E
Figura #17 Ventana principal de Ethereal
R Protocol Analyzer.
S
O
H del experimento.
Figura #18 Lugar de realización
C
E
DERde configuración de servicio (Servidor DHCP).
Figura #19 Ventana
Figura #15 Conceptualización del ancho de banda en redes.
51
54
57
75
77
Figura #20 Ventana de Servicios Bluetooth contenida en BlueSoleil.
78
Figura #21 Ventana de Configuración de IP del Protocolo TCP/IP en la
79
conexión de Bluetooth.
Figura #22 Representación de una Piconet en Bluesoleil.
80
Figura #23 Ventana de Generación de Paquetes de Commview 5.5.
82
Figura #24 Ventana de Interfaces de Ethereal Network Analyzer.
83
Figura #25 Ventana de opciones de captura de Ethereal Protocol
84
Analyzer.
Figura #26 Información de Captura de paquetes obtenida entre dos hosts
85
Figura #27 Grafico de Rendimiento, 2 Hosts – 1 Maestro
91
Figura #28 Grafico de Rendimiento, 7 Hosts – 1 Maestro
93
Figura #29 Grafico Comparativo entre 2 Hosts y 7 Hosts.
94
Tabla #1 Unidades de Ancho de banda.
52
Tabla #2 Perfiles Bluetooth soportados por el Software Bluesoleil.
55
Tabla #3 Tabla de Coste de Adaptadores Bluetooth.
73
Tabla #4 Especificaciones Técnicas de Computadores.
74
Tabla #5 Direcciones MAC para equipos de Trabajo.
81
Tabla #6 Ficha de Estadística General, 2 Hosts – 1 Maestro.
90
Tabla #7 Ficha de Estadística General, 2 Hosts – 1 Maestro.
92
Tabla #8 Distancia VS Degradación del Rendimiento para 2 Hosts
95
Tabla #9 Distancia VS Degradación del Rendimiento para 7 Hosts
96
Tabla #10 Tabla de Conversión del Rendimiento DB a Rendimiento
97
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SR
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MORALES BARRIOS, Edward Aquiles, “RENDIMIENTO EN PICONETS PARA
LA TECNOLOGIA BLUETOOTH® VERSION 2.0”. Trabajo Especial de Grado
presentado para optar al titulo de Ingeniero de Computación, Maracaibo,
Febrero 2007.
RESUMEN
La presente investigación tubo como objetivo fundamental determinar el
Rendimiento de una Piconet para la tecnología Bluetooth versión 2.0, con lo
cual se demostró el desempeño de la red, tomando en consideración el número
de hosts y la distancia entre ellos, generando así información contenida en
fichas técnicas y curvas de rendimiento. La investigación es del tipo
experimental de campo y la metodología implementada es una metodología
propia y consta de cinco (5) fases, Análisis y Diagnostico, Recopilación de
información y revisión de documentos, Selección de los dispositivos de red a
emplear, Diseño e implantación de la red y Estudio de rendimiento. El software
utilizado para el experimento fue el analizador de paquetes Ethereal versión 0.9
y el software Bluesoleil para la formación de la Piconet, así mismo el generador
de paquetes de Commview 5.5, se aplicaron principios de interpolación cúbica
para generar la curva de manera suave. Los resultados obtenidos de este
estudio demuestran el rendimiento de las Piconets y tablas de soporte para que
otros investigadores tengan un punto de referencia sobre el comportamiento de
la red antes las situaciones estudiadas.
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DE
Palabras clave: Rendimiento, Piconet, Bluetooth
[email protected]
MORALES BARRIOS, Edward Aquiles, “RENDIMIENTO EN PICONETS PARA
LA TECNOLOGIA BLUETOOTH® VERSION 2.0”. Trabajo Especial de Grado
presentado para optar al titulo de Ingeniero de Computación, Maracaibo,
Febrero 2007.
ABSTRACT
The following research has as fundamental objective to determine the Piconet
yield for the Bluetooth version 2.0 technologies, where the performance of the
network was demonstrated, taking in consideration the number of hosts and the
distance between them, generating information contained in tables and yield
curve graphics. The investigation it’s of the field experiment type and the
methodology implemented has five phases, Analysis and diagnosis,
Compilation of information and review of documents, selection of the devices of
network to use, Design and implementation of the net type and study of yield.
The software used for the experiment was the Ethereal network protocol
Analyzer version 0.9, the Bluesoleil software to form the Piconet needed and
the TCP packet generator contained in Commview version 5.5, Cubic
Interpolation (splines) was utilized to generate the curved graphic with a soft
wave, The results obtained in this research, show the performance of Piconets
and support tables so that other investigators have a reference point on the
behavior of the network in the earlier studied situations
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SR
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DE
Key Words: Yield, Piconets, Bluetooth
[email protected]
INTRODUCCION
Las redes de computación en cualquiera de sus formas se han
convertido y son de gran importancia para toda persona que tenga un
requerimiento de información desde su computador personal o desde cualquier
otro dispositivo electrónico capaz de manejar datos, estas a su vez permiten a
los usuarios facilitar su trabajo en determinadas situaciones permitiendo
conseguir los objetivos previstos en lapsos cortos y el mejor aprovechamiento
de los recursos disponibles.
A medida que las redes de computación evolucionaron, surgieron de
esta manera soluciones de redes con capacidad inalámbrica que permitieron a
los usuarios conectarse a grandes grupos o pequeños grupos de usuarios
OS
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A
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interconectados entre si de una manera sencilla y sin complicadas tareas para
E
S
E
R
S
O
H
Entre estas tecnologías
C de punta se encuentra Bluetooth, la cual es una
E
R
DEcaracterísticas inalámbricas que permite a los usuarios
tecnología con
su interconexión.
conectarse entre ellos para la transmisión de datos de manera rápida y
confiable, esta tecnología a sido sometida a una serie de revisiones por el
grupo de interés ó asociados (SIG) con la finalidad de mantener la calidad y
adaptación de Bluetooth a los estándares y exigencias de los usuarios en la
actualidad.
Este proyecto de investigación estudia la tecnología Bluetooth versión
2.0 contemplada en la norma IEEE 802.15-3 con la finalidad de analizar el
rendimiento de la transferencia de datos en diferentes escenarios aplicados a
esta tecnología. Así mismo que sirva de referencia a otros estudiantes para
futuros trabajos de investigación referentes a redes inalámbricas.
En el primer capitulo se plantea la problemática existente, la formulación
de los objetivos específicos, justificación de la investigación, así como también
las delimitaciones que se encuentran implícitas en el desarrollo de este trabajo
de investigación.
En el segundo capitulo corresponde al marco teórico y antecedentes,
donde se podrán encontrar toda una gama de conceptos y documentación
referente a las redes inalámbricas y tecnología Bluetooth, conceptualización de
ancho de banda, tasas te transferencia, calculo de la tasa de transferencia, así
como la definición de términos básicos y el mapa de variables.
En el tercer capitulo se especifica la metodología y técnicas utilizadas
para la realización del trabajo de grado, diseño de la investigación, población y
técnicas de recolección de información, población y muestra, procedimiento de
las actividades y recursos utilizados, que proveen de ayuda al usuario y
especifican en forma detallada el análisis. De esta forma se identifica la
totalidad del estudio y sus interrelaciones para determinar, objetivos y
prioridades.
OS
D
A
RV
E
S
E
R
S
O
H
levantamiento de la Piconet
C así como los procedimientos realizados para
E
R
medición deD
la E
transferencia de datos, graficas de rendimiento, análisis de los
En el ultimo capitulo se presenta los procedimientos realizados, para el
resultados, así como recomendaciones y conclusiones.
CAPITULO I – EL PROBLEMA
1.- PLANTEAMIENTO Y FORMULACION DEL PROBLEMA
Los sistemas de redes, posibilitan una rápida y necesaria conexión entre
computadores y otros dispositivos generando el intercambio de información entre los
usuarios, generalmente se utilizan soluciones que permitan de manera sencilla la
conexión permitiendo así el intercambio continuo de datos.
OS
D
A
RV
La necesidad de unificar los procesos de envíos de información entre los
E
S
E
R en el área de la computación. A nivel
Sciencia
O
grandes ventajas ofrecidasH
por
la
C
E
R
mundial, un D
gran
porcentaje
de personas está adquiriendo dispositivos electrónicos y
E
usuarios de dispositivos electrónicos, se hace cada día más evidente, gracias a las
computadores personales con capacidad de comunicarse sin la necesidad de cables
guiados, que ofrecen limitantes cuando se necesitan la movilidad de los usuarios en
un área de acción determinada
Las comunicaciones inalámbricas están presentes en muchas de nuestras
actividades diarias y su uso ha llegado a ser tan común como indispensable. Las
redes inalámbricas permiten la transmitir voz y datos otorgando movilidad y
disponibilidad que el ritmo acelerado de los usuarios exige.
La utilización de dispositivos de tecnologías inalámbricas provee comodidad
para controlar y operar a distancia aparatos electrónicos las tareas diarias.
Asimismo, la creación de estándares de comunicaciones inalámbricas en las redes
de transmisión de datos ha abierto oportunidades de desarrollo de estas tecnologías,
aprovechando la utilización de interfaces aéreas operadas bajo frecuencias no
licenciadas.
A medida que la demanda crece en el mercado, se hace necesario el
someter a revisiones periódicas la tecnología usada, para satisfacer a quienes día a
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
17
CAPITULO I - EL PROBLEMA
día trabajan con transferencia de información, desde el usuario común hasta
empresas que ejecutan grandes transferencias de datos. Entre mas se ajuste una
tecnología a las necesidades, más longevidad tendrá en el mercado afianzándose
con popularidad gracias a sus atributos como confiabilidad, estabilidad y velocidad
transferencia. Produciendo con esto la satisfacción del cliente y asegurando su
preferencia, aumentando la producción y logrando su estadía como tecnología de
punta.
La tecnología de Bluetooth es una tecnología mundial, con estándar universal
de capacidades inalámbricas, que posee ventajas significativas para los usuarios
gracias a su bajo consumo de energía, bajo costo, facilidad para establecer
OS
D
A
RV
comunicación entre dispositivos y su implementación en pequeñas redes de área
personal.
E
S
E
S Rcomo la predilecta entre los fabricantes y
O
Bluetooth ha logradoHafianzarse
C
E
R
usuarios, difundiéndose
globalmente con una rapidez impresionante, actualmente
DE
puede conseguirse en computadores personales, así como teléfonos celulares,
impresoras, dispositivos de interfaz humana entre otros logrando interconexión entre
ellos y diversas funcionalidades entre ellos.
A pesar de estas singularidades, los usuarios de tecnologías inalámbricas,
adquieren productos con capacitad Bluetooth, tan solo por las bondades que otorga
al permitir conexión sin cableado pero no por sus especificaciones técnicas, debido a
que no tienen conocimiento del rendimiento real de estos dispositivos cuando se
interconectan computadores personales y otros dispositivos Bluetooth en una misma
red generando un trafico constantemente Lo que deja un gran vacío acerca de su
utilización.
Tampoco existen estudios que muestren el rendimiento entre dispositivos
Bluetooth conectados en una piconet, que sirva a usuarios y expertos en redes,
como referencia y por consiguiente no es posible, tener tangiblemente material que
contenga, alguna prueba realizada que exprese el verdadero comportamiento, de
una piconet ante la longitud de dispositivos y el tiempo que toman en la transmisión
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
18
CAPITULO I - EL PROBLEMA
de datos entre ellos y de esta manera es poco factible tener una guía con gráficos de
rendimiento que permita la elaboración de estudios mas detallados, ni la elaboración
de un modelo matemático que abra puertas a estudios más complejos.
En la actualidad no se cuentan con estudios que contemplen esta materia en
la tecnología Bluetooth y esta falta de soportes escritos, dejan un vació a los
usuarios e investigadores que desean profundizar en como se comporta en realidad
una Piconet Bluetooth, las interrogantes típicas traen como consecuencia que el
investigador tenga que indagar sin base en el rendimiento de la red, pero con una
documentación detallada podría comprender de mejor manera que pasa
exactamente cuando los dispositivos transmiten información entre ellos.
S
O
D
A
Ante estas situaciones, emerge la necesidadV
R de la realización de un estudio,
E
S
E Bluetooth, Por lo cual surge la
que sirva como referencia a la R
tecnología
S
HO
interrogante al respecto
¿Cuál
es el rendimiento para Piconets para la tecnología
C
E
R
DE 2.0?
Bluetooth versión
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
19
CAPITULO I - EL PROBLEMA
2.- OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION
2.1.- OBJETIVO GENERAL
Determinar el rendimiento en Piconets para la tecnología Bluetooth versión 2.0
2.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS
-
Analizar la norma IEEE 802.15.3, Especificaciones para redes de área
personal de alto rendimiento WPANS
-
Diseñar un escenario de pruebas utilizando una Piconet.
-
-
S
O
D
A
Recolectar información de transferencia deR
datos
V en Piconets para realizar el
E
S
E
estudio de rendimiento.
R
S
HO
C
E
R de rendimiento en Piconets.
DEcurvas
Construir
3.- DELIMITACION DE LA INVESTIGACIÓN
La elaboración del estudio se realizó en la ciudad de Maracaibo, Estado
Zulia y el tiempo estipulado para la realización de esta investigación se encuentra en
el periodo Enero - Mayo de 2007.
Este estudio esta dirigido a todos aquellos usuarios e investigadores que
manifiestan la intención de adquirir productos electrónicos basados en tecnología
Bluetooth versión 2.0
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
20
CAPITULO I - EL PROBLEMA
4.- JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION
La realización de este estudio
es importante por que proporcionara
una
referencia viable a usuarios, estudiantes e ingenieros de redes, para conocer el
desempeño de Piconets en tecnología Bluetooth, sometidas a pruebas exhaustivas
de transferencia de datos, que van de la mano con los avances tecnológicos de
última generación.
Al tener un estudio de rendimiento se amplían las bases teóricas de esta
tecnología popular en la actualidad, dando una mejor comprensión a aquellos que
buscan en Bluetooth soluciones de red al implantar los servicios necesarios para
OS
D
A
RV
satisfacer sus necesidades de interconexión de red inalámbricas para la
transferencia confiable y segura de datos en la banda de radio utilizada por
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
Además
el aporte de esta investigación mediante la realización de
DE
Bluetooth.
curvas de
rendimiento, permitirá ver de manera mucho más fácil y entendible, el
comportamiento de redes Bluetooth comparado con las hipótesis que puedan
plantearse en torno a esta tecnología y que no tienen basamento.
Mediante un estudio de rendimiento para la tecnología Bluetooth, se
proporcionan bases teóricas reales, que permitan la realización de
estudios
posteriores orientados a otras áreas de esta tecnología, enfocadas a desarrollar
mejores metodologías en el uso e implantación de Piconets, expandiendo así los
alcances actuales de operación que puedan satisfacer la creciente demanda de
operabilidad y estabilidad requerida por los consumidores.
CAPITULO II - MARCO TEORICO
1.- ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN:
A continuación se presentan una serie de trabajos de investigación previos a
la realización de este trabajo de grado los cuales servirán como referencia de
consulta.
Cuenca y Urdaneta realizaron el trabajo de investigación, “Sistema de
Transmisión y Recepción para el Sistema de Comunicación Inalámbrica
S
O
D
A
desarrollar un sistema de comunicación inalámbrica
RV basada en la tecnología
E
S
Eflexibilidad, movilidad y facilidad en la
Bluetooth, que permitiera obtener
R
S
Hy O
transmisión, recepción
uso de la información sobre las redes de cableado
C
E
R
E
Dfortaleciendo
existentes,
de esa manera la infraestructura de comunicaciones
Basado en Tecnología Bluetooth” (2003), el propósito de la investigación fue
utilizada actualmente a través del estudio e implementación de tecnología
inalámbrica.
Para la realización de la investigación fue utilizada la metodología propuesta
por Morris Mano la cual consta de seis fases: Formulación del problema,
Configuración
inicial
de
los
dispositivos,
Formulación
del
Algoritmo,
Especificación de los dispositivos del Sistema, Diseño de Hardware y Software y
Pruebas Finales. La investigación fue catalogada del tipo descriptivo ya que
busco especificar y describir cada uno de los factores que requiere la
comunicación inalámbrica. Finalmente se llego a la conclusión que la utilización
de una metodología de trabajo bien definida sirve de base para la correcta
ejecución de la investigación y oriento a la aplicación del conjunto de
herramientas y métodos.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
23
CAPITULO II - MARCO TEORICO
Este trabajo de investigación aporto bases teóricas importantes en cuanto al
funcionamiento de la Arquitectura del Protocolo Bluetooth que se uso en este trabajo
de investigación.
Asimismo Acevedo presento el trabajo de investigación “Sistema de control de
acceso inalámbrico basado en la tecnología Bluetooth” (2003) este tuvo como
objetivo el diseño de un sistema de control de acceso inalámbrico basado en
tecnología Bluetooth. En tal sentido destacó que la mayoría de las tecnologías
utilizadas en la actualidad en los sistemas de control de acceso, ameritan entre los
dispositivos de activación la línea de vista, mientras la tecnología Bluetooth no la
necesita ya que esta basada en un enlace de radio frecuencia de corto alcance, lo
OS
D
A
RV
cual reduce literalmente el tiempo de respuesta de los sistemas.
E
S
E
La investigación que se utilizo
paraR
este trabajo de investigación, fue catalogada
S
O
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C
E que se describieron las características particulares del
del tipo descriptiva,
puesto
R
E
D
diseño, por otro lado se denoto que era del tipo aplicada y proyectiva por que
persigue fines directos e inmediatos y se ubico dentro del tipo de investigaciones
que conducen al diseño, dirigido a cubrir una determinada necesidad. El autor
describe cuatro fases utilizadas para en una metodología propia las cuales son:
Análisis del contexto Bluetooth, definición del proyecto, diseño del sistema y
evaluación del mismo; lo cual arrojo como resultado una propuesta para el diseño
del sistema de control de acceso inalámbrico.
Este trabajo de investigación aporto procedimientos notorios de interconexión de
dispositivos Bluetooth mediante la utilización de servicios de red LAN bajo esta
tecnología, que sirvieron como apoyo en la interconexión de los adaptadores
Bluetooth para realizar el experimento necesario objeto de la investigación mediante
la medición de las variables.
En el año siguiente Torres y Solera presentaron el trabajo de investigación
“Sistema de Localización y Transferencia de Data en áreas locales utilizando
tecnología Bluetooth” (2004); la cual presento como objetivo la implementación de
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
24
CAPITULO II - MARCO TEORICO
una red de área local utilizando tecnología Bluetooth, resaltando así el intercambio
de datos sin tener que utilizar cableado y la movilidad permitida sin el mismo.
El tipo de investigación fue descriptiva y proyectiva, utilizando una metodología
propia que cumplió cuatro fases: funcionamiento de la tecnología Bluetooth,
Requerimientos técnicos y tecnológicos, diseño y evaluación de la plataforma por
dos expertos en el área de Bluetooth, los resultados arrojaron que la red era factible,
a través de las fases de estudio se determinaron todos los dispositivos involucrados
en el sistema y el planteamiento del esquema de conexión de los mismos así como
también modificaciones posibles a implantarse en el futuro.
OS
D
A
V a través de dispositivos
RLAN
que aporto detalles de interconexión de redes
E
S
Eimplementación de Piconets y su uso en la
R
Bluetooth, que sirvieron de apoyo
para
la
S
O
H
C
E
emulación de una R
E red de área local, la cual se implemento de manera similar en este
D
estudio, gracias a la consulta del trabajo de investigación expuesto por los
Mediante la consulta de este trabajo de investigación se encontró información
investigadores, este proceso de interconexión abrió las puertas para facilitar el
estudio de rendimiento en Piconets.
2.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.
Para obtener una mayor comprensión del proyecto a desarrollar ha sido
necesario definir y comprender una serie de términos relacionados con los procesos
propios de la tecnología objeto de estudio. Existen temas de importancia para la
compresión como lo son, Bluetooth, servicios disponibles en esta tecnología,
arquitectura de el protocolo, EDR, Piconets, ancho de banda, rendimiento, calculo de
transferencia de datos, etc. Así también serán definidos varios conceptos que
apoyaran el planteamiento del problema y la formulación del sistema de variables y
la operalización de las mismas, para una mejor apreciación de los objetivos definidos
en este trabajo de investigación.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
25
CAPITULO II - MARCO TEORICO
2.1.- TECNOLOGIA BLUETOOTH.
Según Muller (2002), En 1994, la empresa L.M. Ericsson mostró interés
en
conectar teléfonos móviles y otros dispositivos como PDAs sin necesidad de cables.
En conjunto con otras empresas formo un grupo de aliados con el propósito de
desarrollar un estándar inalámbrico de bajo consumo de energía para interconectar
computadoras, dispositivos de comunicaciones y accesorios a través de radios
inalámbricos de bajo consumo de energía, de corto alcance y económicos.
Aunque la idea original era tan solo prescindir de cables entre dispositivos, su
alcance se expandió rápidamente al área de las LAN inalámbricas. Aunque esta
OS
D
A
RV
con otro estándar como el 802.11 (WI-FI), ambos
sistemas tenían problemas de
E
S
E
coexistencia puesto que interferían
S Ren el mismo ámbito eléctrico pero en la
O
H
C coexisten en el mismo rango de frecuencia.
E
actualidad ambos estándares
R
DE
expansión le dio más utilidad al estándar, también provoco de competencia con otras
Figura #1 Modelo de conectividad Bluetooth.
Fuente disponible en: http://www.agilent.com
2.1.1.- Grupo de Interés Bluetooth (SIG).
Según el sitio oficial de Bluetooth (2007), El grupo de interés especial (SIG)
de Bluetooth es un grupo de compañías que trabajan juntas para desarrollar
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
26
CAPITULO II - MARCO TEORICO
promover, definir y publicar las especificaciones de la tecnología Bluetooth, así como
gestionar los programas de calidad para que los usuarios disfruten de más
prestaciones. Este grupo se formo en Febrero de 1999 con la participación conjunta
de Ericsson, Intel, IBM, Toshiba, Nokia, En Mayo del mismo año, se invitaron a otras
compañías a participar en el grupo, publicando la versión 1.0 de especificaciones
Bluetooth en julio de 1999.
En Diciembre, el grupo inicial del SIG admitió a otras cuatro grandes
compañías como Microsoft, Lucent, 3COM y Motorola. Al ser miembros de este
grupo, las compañías pueden dotar de Bluetooth a sus productos con la garantía
que ofrece el pertenecer al grupo y conocer las especificaciones técnicas de la
OS
D
A
RalVno tener su patente.
compañías externas no pueden aplicar la tecnología
E
S
E
R
S
O
H
C
E
2.1.2.- Norma IEEE
DER802.15x
tecnología, además de poder utilizar las bondades de Bluetooth, mientras que las
Según TanenBaum (2004), El Grupo de interés de Bluetooth quería que el
IEEE adoptara las especificaciones de la tecnología y convertirlas formalmente en
parte del estándar IEEE 802. El IEEE solicito y fue facilitado una licencia limitada, no
exclusiva y no transferible del SIG para adoptar o adaptar y copiar una porción de
las especificaciones Bluetooth para ser utilizadas como material base en el estándar
802.15.1 en el año 2002, un acuerdo en principio fue realizado a mediados del año
1999 y un acuerdo final fue realizado en el año 2000.
Específicamente, la licencia permite al IEEE, crear, publicar y distribuir el
estándar como una publicación separada (Stand alone) de la versión de SIG, El área
cubierta por este estándar sigue en evolución y las revisiones son anticipadas en un
tiempo determinado, para aclarar el material existente, corregir posibles errores e
incorporar material nuevo o complementario.
El comité 802.15x del IEEE estandarizo solamente las capas física y la de
enlace de datos, el resto de la pila de protocolos esta fuera de sus estatutos. A pesar
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
27
CAPITULO II - MARCO TEORICO
que las versiones del SIG y del IEEE difieren, se espera que coincidan en un solo
estándar en el futuro cercano, logrando un estándar mucho más similar entre ambas
compañías.
Figura #2 Logotipo del IEEE Working Group
Fuente disponible en: http://www.ieee.org
2.1.3.- Uso y Aplicaciones
OS
D
A
RV
E
S
E
S Ry proporciona diferentes pilas de protocolos,
soporte de 13 aplicaciones en O
particular
H
EC claramente que pretende el SIG de Bluetooth con esta
R
para cada una E
mostrando
D
TanenBaum, (2002); comenta que la especificación Bluetooth, designa el
tecnología,
en contraste al estándar 802.11 el cual no especifica para que los
usuarios deben utilizarla. A continuación se nombran las 13 aplicaciones de la
tecnología:
o Acceso Genérico.
o Descubrimiento de servicios.
o Puerto Serie.
o Intercambio Genérico de objetos.
o Acceso LAN.
o Acceso telefónico a redes.
o Fax. (Conexión entre fax móvil y teléfono móvil)
o Telefonía Inalámbrica.
o Intercom (Intercomunicador)
o Headset (Diadema telefónica)
o Transferencia de archivos.
o Sincronización.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
28
CAPITULO II - MARCO TEORICO
El perfil de Acceso genérico no es realmente una aplicación, si no mas bien la
base sobre la cual se construyen las aplicaciones, su tarea principal es ofrecer una
manera para establecer y mantener enlaces (canales) seguros entre el maestro y los
esclavos.
El perfil de descubrimiento de servicios es relativamente genérico, los
dispositivos lo utilizan para descubrir que servicios ofrecen otros dispositivos, se
espera que todos los dispositivos Bluetooth usen estos perfiles, los restantes son
opcionales.
El puerto de serie es un protocolo de transporte que la mayoría de los perfiles
OS
D
A
RVde intercambio genérico define
heredadas que requieren una línea de serie. ElE
perfil
S
E
R
una relación cliente-servidor O
para
el traslado de datos. Los clientes inician
S
H
C
E
operaciones, pero R
tanto
un cliente como un servidor pueden fungir como esclavo. Al
DE
igual que el perfil de puerto serie, es la base para otros perfiles.
restantes utiliza. Emula una línea serie y es especialmente útil para aplicaciones
Entre los perfiles destinados a la conectividad tenemos el perfil de acceso a
LAN que permite a un dispositivo Bluetooth conectarse a una red fija el cual es
competencia directa del estándar 802.11. El Perfil de Acceso telefónico a redes fue
el propósito original de todo el proyecto integrado, sin necesidad de cables, el cual
permite que una computadora portátil pueda conectarse
un teléfono móvil que
contenga un Modem integrado, sin necesidad de cables.
El perfil de fax es similar al de acceso telefónico a redes, excepto que
posibilita a maquinas de fax inalámbricas enviar y recibir faxes a través de teléfonos
móviles sin que exista una conexión por cable entre ambos.
Los siguientes perfiles son para telefonía, El perfil de telefonía inalámbrica
proporciona una manera de conectar el handset de un teléfono inalámbrico a la
estación base. El perfil Intercom hace posible que dos teléfonos se conecten como
walkie-talkies. Por ultimo, con el perfil Headset se puede realizar comunicación de
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
29
CAPITULO II - MARCO TEORICO
voz entre la diadema telefónica y su estación base, por ejemplo, para comunicarse
telefónicamente sin necesidad de utilizar las manos al manejar el auto
proporcionando una forma más segura al conducir.
Los tres perfiles restantes, Envió de objetos, transferencia de archivos y
sincronización, sirven para intercambiar objetos entre dos dispositivos inalámbricos,
como tarjetas de presentación, imágenes o archivos de datos. En particular el
propósito del perfil de sincronización es cargar datos en una PDA o en una
computadora portátil cuando se esta fuera de casa y de acabar estos datos al llegar
a casa.
OS
D
A
RV
2.1.4.- Banda de Frecuencia y Canal de Arreglo
E
S
E
R Bluetooth opera en la banda Industrial y
Muller (2002); explica que
el sistema
S
O
H
Clicencia, la cual opera a 2.4 GHz ISM (Industrial Scientific
E
científica que no requiere
R
DE
Medicine). En la mayoría de los países alrededor del mundo el rango de frecuencia
es 2400 - 2483.5 MHz.
Sin Embargo muchos países tienen limitaciones nacionales en este rango de
frecuencia, de manera de cumplir con estas limitaciones para estos países, se han
implementado algoritmos especiales para permitir el uso de dispositivos Bluetooth.
Hay que tomar en cuenta que los productos que implementa la banda de frecuencia
reducida no trabajan con los productos Bluetooth que utilizan la banda de frecuencia
completa; Las versiones que implementan la banda reducida de frecuencia son
consideradas como versiones locales para un mercado particular.
El grupo de Interés (SIG) de Bluetooth lanzo una campaña para dar a conocer
sobre estas dificultades y llegar a una armonización total de la banda de frecuencia.
El espacio de canal es de 1 Mhz, para poder cumplir con las regulaciones fuera de
la banda en cada país, una banda guardia es usada como banda de borde inferior y
superior.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
30
CAPITULO II - MARCO TEORICO
En la siguiente figura se muestra el rango regulado de utilización de Bluetooth:
Figura #3 Banda de Frecuencia Bluetooth.
Fuente disponible: Especificación Bluetooth 2.0 + EDR
2.1.5.- Características del Transmisor.
OS
D
A
RV
Muller (2002); dicta que los requerimientos impuestos al transmisor son dados
como niveles de potencia en la antena conectora del equipo, si un equipo no posee
E
S
E
R
OenSmedidas
dificultad en la precisión C
medida
radiadas, es preferible que los sistemas
H
E
R provean con una antena conectora temporal durante el tipo
con una antena
DEintegral
una antena conectora referencial se asume una potencia de 0db. Debido a la
de aprobación; si alguna antena transmisora con una potencia nominal superior a
0db es usada, los parágrafos aplicables en ETSI 300 328 y la parte 15 del FCC
deben ser compensados.
Los equipos Bluetooth están clasificados en tres clases de acuerdo a la
potencia de transmisión del dispositivo. Los dispositivos de clase 1 se definen con
un alcance de 100 metros, mientras que los dispositivos clase dos llegan a un rango
entre los 20/30 metros y los dispositivos clase 3 tan solo a un metro
aproximadamente, Así mismo la potencia máxima permitida para la clase 1 es de
100mW o 20 dBm, para la clase 2 es de 2.5 mW o 4 dBm y por ultimo para la clase 3
es de 1mW ó 0dBm.
Un control de potencia es requerido para un equipo de clase 1, este control de
potencia es usado para limitar el poder transmitido sobre los 0 dBm. La capacidad
del control de poder bajo los 0 dBm es opcional y debería ser usado para optimizar
el consumo de poder sobre el nivel de interferencia usual. La potencia forma una
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
31
CAPITULO II - MARCO TEORICO
secuencia monotonica, con un tamaño máximo de 8db y un tamaño mínimo de 2
dBm.
La siguiente figura muestra de manera detallada las clases de los dispositivos
Bluetooth tomando en consideración La salida máxima de energía, la salida de
poder nominal, la cantidad mínima de energía y el control de poder las siguientes
características son referencia de importancia a la hora de diferenciar la potencia de
la señal emitida, por los transmisores Bluetooth utilizados por un usuario y
determinan la distancia a las cuales pueden llegar estos dispositivos si se conectan
entre si formado una red, si varios dispositivos son por ejemplo de clase 1 se puede
tener la certeza que cada dispositivo trabajara con un potencia similar garantizando
la captación de la señal
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #4 Características del Tipo de Transmisor
Fuente disponible: Especificación Bluetooth versión 2.0 + EDR
2.2.- TOPOLOGÍA DE LA TECNOLOGÍA BLUETOOTH.
Según la norma IEEE 802.15.3 (2003); La tecnología Bluetooth especificada
por la normal del IEEE 802.15.3 al igual que la especificada por el Grupo de Interés
Bluetooth describe una estructura específica para la formación de redes de área
personal, mediante el uso de piconets, la estructura de esta es objeto de estudio en
el marco teórico de esta investigación.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
32
CAPITULO II - MARCO TEORICO
2.2.1.- Piconets.
Según el IEEE 802.15.3 (2003); Una Piconet es un sistema de
comunicaciones de datos sobre una red Ad-Hoc, el cual permite un número
independiente de dispositivos de información comunicarse entre ellos. Una Piconet
se distingue de otros tipos de redes de datos en que las comunicaciones son
normalmente orientadas a una persona o usuario en un área pequeña o reducida ó
el objeto que cubre típicamente al menos 10 metros en todas las direcciones y
envuelve a esa persona o cualquier cosa estacionaria o en movimiento.
Esto en contraste con las redes de área local (LAN), redes de área
OS
D
A
V interconectar empresas en
Rhasta
un simple edificio o el Campus de una universidad,
E
S
E
R
diferentes partes de un país o el
mundo.
S
HO
C
E
DER
metropolitana (WAN), las cuales cubren con éxito extensas áreas geográficas, desde
La especificación Bluetooth (2002); especifica que el canal básico de una
Piconet puede ser compartido por un número de dispositivos Bluetooth, solo por los
recursos disponibles en el dispositivo maestro. Solo un dispositivo es el maestro de
la piconet, todos los demás dispositivos son esclavos, así mismo, todas las
comunicaciones son efectuadas, entre el maestro y los esclavos, y no hay
comunicación directa entre los dispositivos esclavos en el canal de la piconet. Sin
embargo hay una limitación en el número de transportes lógicos que pueden ser
soportados por una piconet. Esto significa que a pesar que no hay un límite teórico,
para la cantidad de dispositivos que comparten un canal; si existe un límite en el
número de dispositivos que pueden estar activamente envueltos intercambiando
información con el maestro.
En la siguiente se pueden apreciar varios modelos de interconexión en
piconets desde un esquema sencillo entre un maestro y esclavo, hasta un complejo
esquema de múltiples maestros formados grandes redes de hosts con propiedades
de conexión via Bluetooth, todos los esquemas cumplen con la figura de los
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
33
CAPITULO II - MARCO TEORICO
dispositivos maestros como ente que dirigen la comunicación entre los dispositivos
esclavos.
Figura #5 Modelos de Piconets simple con esclavos conectados
OS
D
A
RV
Fuente disponible en: http://www.bluetooth.org
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
E
SegúnD
Nathan Muller (2002); el modo de retención entra en funcionamiento
2.2.1.1.- Modo de retención (Hold).
cuando no hay necesidad de enviar datos durante un periodo relativamente largo.
Durante ese periodo, se puede apagar el transceptor para ahorrar energía. Sin
Embargo, también se puede utilizar el modo de retención si un dispositivo quiere
descubrir o ser descubierto por otros dispositivos Bluetooth o unirse a una piconet.
Lo que hace un dispositivo durante el tiempo de retención es algo que decide el
usuario y no esta controlado por el mensaje de espera.
2.2.1.2.- Modo de escucha selectiva (Sniff).
Según el sitio Oficial de Bluetooth (2002); Este modo se utiliza para el ahorro de
energía entre dispositivos, para entrar en este modo el dispositivo maestro y el
esclavo, negocian un intervalo de escucha selectiva y un desplazamiento de
escucha selectiva, que especifica la temporizacion de las franjas de escucha
selectiva. El desplazamiento determina el instante de la primera franja de escucha
selectiva, después de eso, las franjas de escucha selectiva continúan de forma
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
34
CAPITULO II - MARCO TEORICO
periódica con el intervalo especificado. Mientras este modo esta activado solo el
Maestro puede iniciar la transmisión.
2.2.1.3.- Modo de aparcamiento (Park).
Si no es necesario que un esclavo participe en el canal, pero aun así debe
mantenerse sincronizado con los saltos de frecuencia, se puede colocar al esclavo
en modo de aparcamiento. En este modo, el dispositivo abandona su dirección de
miembro activo. Cuando se coloca un esclavo en este modo, se le asigna una
dirección de miembro aparcado, exclusiva que puede ser utilizada por el maestro
para sacar de este modo al esclavo.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
Según el IEEE
en su especificación de la norma 802.15.3 (2003); se expresa
R
DE
2.2.2.- Componentes de una Piconet.
que una Piconet consiste de severos componentes; el componente básico es el
dispositivo, un dispositivo es requerido para asumir el rol de coordinador de la
Piconet (PNC). El PNC provee de tiempo básico con un testigo. Adicionalmente el
PNC administra los requerimientos de calidad de Servicio QoS ( Quality of Service),
modos de ahorro de energía y control de acceso a la Piconet.
Los dispositivos dentro de una Piconet juegan dos papeles, el de maestro o el
de esclavo, El maestro es el dispositivo de una Piconet cuyo reloj y secuencia de
saltos se utilizan para sincronizar a todos los demás dispositivos
(Es decir los
esclavos) de la Piconet. La unidad que llega a cabo el procedimiento de búsqueda y
establece una conexión es el maestro de la conexión. Los esclavos son unidades de
la Piconet que se sincronizan con el maestro mediante su reloj y su secuencia de
saltos.
Porque una Piconet se forma sin planificación previa y solo durante el tiempo
por el cual es requerida, este tipo de operación es referenciada como un red Ad-Hoc.
El estándar permite a un dispositivo requerir la formación de una Piconet Subsidiaria,
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
35
CAPITULO II - MARCO TEORICO
La Piconet original es referenciada de esta manera como Piconet padre. La Piconet
secundaria es referenciada como Piconet niña (child Piconet) o Piconet vecina
dependiendo del método de dispositivo usado para asociar con el coordinador de la
Piconet. Esta piconet también es conocida como Piconet dependiente ya que
necesitan del coordinador de la Piconet padre para encontrar el tiempo y canal para
la operación de la Piconet dependiente.
2.2.3.- Inicialización de una Piconet
La norma IEEE 802.15.3 (2003) expresa; Para inicializar una Piconet, el
dispositivo apto para actuar como el coordinador de la misma, escanea los canales
OS
D
A
V después de estar seguro
Rtestigo
este comienza la Piconet simplemente enviando
el
E
S
E de tiempo especificado, si no hay
Rperiodo
que el canal a quedado vacióO
por
un
S
H
C
E
canales disponibles
el
dispositivo
tiene la opción de inicializar un piconet
DER
disponibles para encontrar uno que no se encuentre en uso, si este encuentra uno,
dependiente. El proceso de iniciar una Piconet no asegura que el dispositivo más
capaz
es inicialmente seleccionado por una serie de criterios, el proceso de
asociación y manejo si permite que eventualmente el mas apto se convierta en el
coordinador de la Piconet. Mientras un PNC tiene permitido de manejar un PNC
dependiente, este no implica que el PNC dependiente vaya a fusionar las dos
piconets, la norma 802.15.3 no provee de un proceso para fusionar dos piconets en
una sola.
2.2.4.- Control sobre una Piconet
Según la norma IEEE 802.15.3 (2003); Cuando
un dispositivo esta por
asociarse con una Piconet, el coordinador de la misma (PNC) chequea las
capacidades del nuevo dispositivo, para ver si este es mas apto para ser
el
coordinador de la Piconet, de ser así y las terminologías de seguridad lo permiten el
PNC tendrá la opción de pasar el control al dispositivo que apenas se a unido. Este
proceso de transferencia de control, mantiene todas las alocaciones de tiempo, de
esta manera no hay interrupciones en la entrega de información en una Piconet. Si
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
36
CAPITULO II - MARCO TEORICO
el coordinador de la Piconet es apagado o quiere dejar la Piconet también usara el
proceso de manejo para dar control a otro dispositivo en la Piconet, este proceso,
también soporta el proceso de abandono de coordinador de una Piconet
dependiente.
2.2.5.- Creación de una Piconet menor o child Piconet
Según la norma IEEE 802.15.3 (2003); Una Piconet menor, es aquella
formada bajo una Piconet ya establecida,
en ese momento esta pasa a ser la
Piconet padre. La funcionalidad de la Piconet menor es útil para extender el área de
cobertura de la Piconet
o para compartir requerimientos de memoria
a otro
OS
D
A
V el PNC de la Piconet menor
Rpara
Piconet menor y en adición esto es posible también
E
S
E de su propia Piconet.
R
para permitir otra Piconet menor
como
parte
S
HO
C
E
DER
dispositivo capaz de ser el PNC. Es posible para la Piconet padre tener mas de una
2.2.6.- Creación de una Piconet vecina.
Según la norma IEEE 802.15.3 (2003); Una piconet vecina es formada bajo
una Piconet establecida, transformándose esta en la piconet padre, la funcionalidad
de la piconet vecina es un mecanismo para compartir el espectro de frecuencia entre
dos piconets distintas donde no hay canales físicos vacantes. Es posible para una
sola piconet padre, el tener mas de una piconet vecina o tener ambos tipos de
piconets (menores y vecinas). Las piconets vecinas utilizan un identificador distinto
(PNID) y es una piconet autónoma excepto que es dependiente del canal de
alocacion de tiempo.
La asociación y seguridad es manejada desde las piconets vecinas y no
envuelve al PNC padre, el coordinador de piconet vecino no es un miembro de la
piconet padre y no comparte información con ningún dispositivo en la piconet padre,
este mecanismo esta disponible para otros dispositivos inalámbricos con la finalidad
de compartir el mismo espectro de frecuencia.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
37
CAPITULO II - MARCO TEORICO
2.2.7.- Finalización de una piconet
Según la norma IEEE 802.15.3 (2003); Si el coordinador de la Piconet va a
detener las operaciones y no hay otro dispositivo con aptitudes para reemplazarlo, el
PNC coloca información referente a la detención de actividades dentro del testigo
para notificar a los miembros de la piconet, en caso de que el PNC abandone la
piconet bruscamente sin dejar el control a ningún otro dispositivo capaz de ser el
dispositivo PNC, la piconet detendrá las operaciones por tiempo determinado,
cuando ese tiempo termine un dispositivo apto para tomar el rol del PNC, reiniciara
las actividades usando el proceso de normal
OS
D
A
RV
2.2.8.- Asociación y Disociación de una piconet
E
S
E
S R(2003); Para poder participar en una piconet,
O
Según la norma IEEE
802.15.3
H
C
E
R
E unirse usando el proceso de asociación, asociarse con la
un dispositivo
Dnecesita
piconet provee al dispositivo entrante de un identificador único (DEVID) el cual tiene
un octeto de longitud. El proceso de asociación provee información acerca de los
servicios disponibles en la piconet y también de los servicios que proveen los
dispositivos. El proceso de asociación también provee al PNC de las capacidades
del nuevo dispositivo para activar el PNC si este decide pasar el control de la piconet
al nuevo dispositivo. Cuando un nuevo dispositivo se une a la piconet, el PNC envía
información a toda la red para notificar del nuevo integrante.
Cuando un dispositivo quiere dejar la piconet utiliza el proceso de disociación,
en este el identificador único queda inutilizable por un periodo de tiempo, el PNC no
tiene permisos para reasignar los identificadores (DEVID) hasta que el tiempo de
espera haya terminado.
Aunque los dispositivos Bluetooth hayan dejado la piconet de manera abrupta
el procedimiento el procedimiento de disociación se lleva a cabo de la misma
manera.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
38
CAPITULO II - MARCO TEORICO
2.2.5.- LA PILA DE PROTOCOLOS DE BLUETOOTH
Nathan Muller, (2000); Establece que al igual que OSI, las especificaciones
Bluetooth utiliza un sistema de niveles en su arquitectura de protocolos. Y, también
al igual que OSI, el objetivo final de la especificación Bluetooth es permitir que las
aplicaciones escritas de acuerdo con las especificaciones puedan ínter operar entre
si. La interoperabilidad se logra cuando las aplicaciones situadas en dispositivos
separados se ejecutan sobre pilas de protocolos idénticas. Cada aplicación distinta
utiliza una pila de protocolos diferente. Independientemente de la aplicación
especifica.
OS
D
A
RoVmás porciones verticales de la
Bluetooth; en su lugar pueden ejecutarse sobreE
una
S
E para soportar la aplicación principal.
R
pila, aprovechándose de un servicio
particular
S
O
H
C
E
La pila completa R
E de protocolos comprende tantos protocolos específicos de la
D
tecnología inalámbrica Bluetooth, como lo son LMP y L2CAP y protocolos como,
No todas las aplicaciones utilizan todos los protocolos de la pila de protocolos
OBEX, UDP y WAP, que pueden ser utilizados con muchas otras plataformas.
Al diseñar los protocolos de la pila de protocolos Bluetooth, en lugar de
reinventar la rueda, sencillamente se reutilizan en los niveles superiores los
protocolos existentes para propósitos distintos. Esta manera de hacer las cosas no
sólo aceleró el desarrollo de la especificación Bluetooth, sino que también facilito la
adaptación de aplicaciones heredadas para que funcionaran con la tecnología
Bluetooth, y ayudo a asegurar un funcionamiento correcto y una interoperabilidad de
estas aplicaciones.
La siguiente figura la pila de protocolos Bluetooth y la manera como han sido
estructuradas, para tener una mejor visualización de la estructura que compone la
pila de protocolos Bluetooth en la capa inferior podemos apreciar la capa de banda
de radio, la banda base, el protocolo de enlace LMP, la capa de adaptación y enlace
logico L2CAP y la capa RFCOMM, es importante recalcar que esta estructura no
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
39
CAPITULO II - MARCO TEORICO
guarda similitud con otros modelos de protocolos como lo es el modelo de referencia
OSI y el TCP.
OS
D
A
RV
E
S
E
Figura #6S
PilaR
de Protocolos Bluetooth
O
H
C disponible en: http://www.agilent.com
Fuente
E
R
DE
2.2.5.1.- Banda Base
Nathan Muller, (2000); El nivel de banda base permite el enlace físico de RF
entre unidades Bluetooth dentro de una piconet. Como los sistemas RF Bluetooth
utilizan la tecnología de la expansión de espectro por saltos de frecuencia, donde los
paquetes se transmiten en franjas de tiempo predefinidas por frecuencias
predefinidas, este nivel utiliza procedimientos de averiguación y localización para
sincronizar la frecuencia de saltos de transmisión y los relojes de los diferentes
dispositivos Bluetooth.
En este nivel proporciona los dos tipos diferentes de enlaces físicos, con sus
correspondientes paquetes de banda base: asíncrono orientado a la conexión (SCO,
Synchronous Connection-Oriented) y asíncrono sin conexión (ACL, Asynchronous
Connectionless), se pueden transmitir de forma multiplexada sobre el mismo enlace
RF. Los paquetes ACL solo se utilizan para datos, mientras que un paquete SCO
puede contener solo audio o una combinación de audio y datos.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
40
CAPITULO II - MARCO TEORICO
Los paquetes que tienen datos de audio se pueden transmitir entre uno más
dispositivos Bluetooth, haciendo posible la existencia de varios modelos de uso. Los
datos de audio en los paquetes SCO se encaminan directamente hacia y desde la
banda base, y no pasan por L2CAP. El modelo de audio es relativamente sencillo
dentro de las especificaciones Bluetooth; dos dispositivos Bluetooth cualesquiera
pueden enviar y recibir datos de audio entre ellos simplemente abriendo un enlace
audio
2.2.5.2.- Protocolo de Gestor de Enlace (LMP)
OS
D
A
RV el control y negociación
control de enlace entre dispositivos Bluetooth,E
incluyendo
S
E También se utilizan para la seguridad:
R
del tamaño de los paquetes de
banda
base,
S
O
H
C
E
autenticación y cifrado,
DER generación intercambio y comprobación de las claves de
Según Nathan Muller (2000); LMP es el responsable de la configuración y
cifrado y de enlace. LMP también controla los modos de administración de energía y
los ciclos de de trabajo del dispositivo Bluetooth, y los estados de conexión de una
unidad Bluetooth dentro de una piconet.
El gestor de enlace del lado receptor filtra e interpreta los mensajes LMP, por lo
que nunca a los niveles superiores. Los mensajes LMP tienen una prioridad mas
elevada que los datos de usuario. Si un gestor de enlace necesita enviar un
mensaje, no se vera retrasado por el trafico L2CAP. Además, los mensajes LMP no
se confirman explícitamente, ya que el canal lógico ofrece un enlace suficientemente
fiable, lo que hace a las confirmaciones innecesarias.
En la siguiente figura puede apreciarse el esquema del protocolo de enlace LMP
desde el nivel físico, subiendo a la banda de radiofrecuencia, siguiendo con el
controlador de enlace y la capa de gestor de enlace, que no es mas que el protocolo
de gestión de enlace, donde es procesada la información y por consiguiente subida
a los niveles superiores. Este procedimiento se realiza de manera reciproca entre los
niveles superiores y el nivel mas bajo como lo es el nivel físico. La información viaja
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
41
CAPITULO II - MARCO TEORICO
entre las capas de manera constante y puede verse en la figura del protocolo de
gestor de enlace LMP.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C #7 Protocolo de Gestor de Enlace LMP
E
Figura
R
DE
Fuente disponible: Nathan Muller; Tecnología Bluetooth
2.2.5.3.- Protocolo de Adaptación y Enlace Lógico (L2CAP)
El protocolo de adaptación y enlace (L2CAP) soporta la multiplexación de
protocolos de nivel superior, la segmentación y reensamblado de paquetes, y los
mecanismos de calidad del servicio (QoS, Quality of Service). L2CAP permite que
protocolos y aplicaciones de nivel superior transmitan y reciban paquetes de datos
de hasta 64 kilobytes de longitud. Aunque el protocolo de banda base ofrece los
tipos de enlace SCO y ACL, L2CAP esta definido solo para enlaces ACL y no hay
planeado soporte para enlaces SCO. Los canales con calidad de voz para
aplicaciones de audio y telefonía suelen funcionar sobre enlaces SCO de banda
base. Sin embargo, los datos de audio pueden ensamblarse en paquetes y enviarse
utilizando protocolos de comunicación que funcionen sobre L2CAP.
En la siguiente figura puede notarse que el protocolo L2CAP de adaptación y
control de Enlace lógico reside en el nivel de enlace de datos para soportar la
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
42
CAPITULO II - MARCO TEORICO
multiplexación de protocolos de niveles superiores y la segmentación de paquetes y
transporta información de calidad de servicio (QoS).
OS
D
A
RV
E
S
E
R
SNathan
O
Fuente disponible:
Muller; Tecnología Bluetooth
H
C
E
DER
Figura #8 Protocolo de Adaptación y Enlace Lógico (L2CAP)
2.2.5.4.- Protocolo de Descubrimiento de Servicio (SDP)
Según Nathan Muller (2002); Los servicios de descubrimiento son un elemento
importante en la arquitectura Bluetooth ya que proporcionan la base para todos los
modelos de uso. Por medio de SDP, se puede consultar la información de los
dispositivos, los servicios que ofrecen y las características de dichos servicios.
Habiendo localizado los servicios disponibles en las cercanías, el usuario puede
elegir cualquiera de ellas. Después de eso, se puede establecer una conexión entre
dos o más dispositivos Bluetooth.
2.2.6.- TÉCNICA “ENHANCED DATA RATE” (EDR).
Según el sitio oficial de Bluetooth (2003); Enhanced Data Rate es un método
que extiende la capacidad y tipos de paquetes Bluetooth con el propósito de
incrementar la transferencia de datos máxima, dando así un mejor soporte para
múltiples conexiones y un bajo consumo de poder, mientras la arquitectura de la
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
43
CAPITULO II - MARCO TEORICO
tecnología permanece sin cambios notables. En la figura pueden notarse como
múltiples dispositivos pueden interconectarse a través de un simple dispositivo
Bluetooth utilizado como maestro controlando múltiples dispositivos con capacidades
Bluetooth integrados en ellos.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
FiguraR
#9EDispositivos
Bluetooth EDR conectados entre si.
E
D
Fuente disponible: Especificación Bluetooth versión 2.0
2.2.6.1.- ¿Por que se necesita EDR?
Según Agilent Technologies (2006); La versión Bluetooth 2.0 + EDR fue ratificada
en Noviembre del 2004 y la cual tenia la apariencia de un complemento a las
versiones existentes de la especificación anterior, pero estaba lejos de serlo.
Cuando Bluetooth salio al mercado a finales de los noventa, sus desarrolladores se
aseguraron de que este permitiera flexibilidad y adaptabilidad, para asegurar así que
se mantuviera robusto y seguro.
Las operaciones EDR están definidas en la especificación Bluetooth 2.0
precisamente. La versión 2.0 define cambios en la modulación y tipos de paquetes
adicionales que permiten a los diseñadores, enviar una rata transferencia de
3 Mbit/sec (2.1 Mbit/sec reales) sobre una conexión Bluetooth, en comparación con
la máxima rata de transferencia de 723 kbit/sec de la versión 1.0.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
44
CAPITULO II - MARCO TEORICO
Para cada tecnología de comunicación, ser mas rápido es casi siempre mejor, y
Bluetooth no es una excepción. Sin Embargo la razón detrás de EDR y la selección
de la rata de transferencia a 3 Mbit/sec en particular, va más allá de un simple deseo
de más velocidad.
En la actualidad, no hay aplicaciones Bluetooth que demanden más que una rata
de transferencia de 1 Mbit/sec. Ni siquiera un stream de audio en stereo de alta
calidad el cual llega a los 345 kbit/sec. Sin embargo las aplicaciones futuras
incrementaran la demanda, así como la utilización múltiples dispositivos Bluetooth al
mismo tiempo. Esto es particularmente cierto para computadores personales donde
un usuario puede tener varios periféricos conectados y estar escuchando sonido de
OS
D
A
RV
alta definición, con un par de audífonos Bluetooth al mismo tiempo.
E
S
E
S deRdatos aceptables para los usuarios. EDR
O
enlaces de ratas de transferencia
H
C
E
R
Eusuarios un ancho de banda mayor en el uso de sus aplicaciones,
proporciona D
a los
EDR proporciona a Bluetooth de capacidad extra para mantener todos estos
proporcionando así flexibilidad para retrasmisiones de paquetes ante situaciones de
interferencia o tareas sencillas como imprimir un documento.
2.2.6.2.- Reducción de poder y compatibilidad en EDR
Bluetooth EDR es importante porque ayuda a disminuir el consumo de poder
en el diseño Bluetooth, La cantidad de poder usado por un radio Bluetooth depende
del periodo de tiempo por el cual esta activo. Como Bluetooth permite que la
información sea transmitida tres veces mas rápido, el radio Bluetooth solo necesita
estar activo por un tercio del tiempo y consume un tercio del poder de la
especificación v1.0 como resultado
La compatibilidad con dispositivos Bluetooth v1.2, fue una alta prioridad en el
diseño EDR, la especificación final es 100% compatible y permite la coexistencia en
una Piconet, de dispositivos anteriores Bluetooth. Diseñar dispositivos Bluetooth
v. 2.0 EDR no es mas complicado que diseñar dispositivos Bluetooth v.1.2 debido a
su compatibilidad.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
45
CAPITULO II - MARCO TEORICO
2.2.6.3.- ¿Como trabaja EDR?
Agilent Technologies (2006); Bluetooth versión 2.0 + EDR trabaja esencialmente,
definiendo un conjunto de tipos de paquetes adicionales que emplean nuevos
esquemas de modulación para transmitir los datos. Toda la data Bluetooth es
trasmitida como parte de un paquete y están hechos de cuatro secciones como son:
Código de Acceso, Cabecera, Datos y banda de guardia.
En especificaciones anteriores, las tres secciones de transmisión usan GFSK
para modular sobre una señal de aire RF, en GSFK el carrier de frecuencia se
desvía +/- 160 hKz para indicar un uno ó un cero, codificando un bit por símbolo. La
OS
D
A
RV
rata de símbolo es 1 MSymbol/sec, llevando a un pico de rata de transferencia de 1
Mbit/sec. Pero cuando los diseñadores cuentan los códigos de acceso, cabeceras y
E
S
E
SR
O
H
C
E
En la especificación
R
E 2.0, Los paquetes EDR siguen usando modulación GFSK
D
para el código de acceso y cabecera. Sin embargo, EDR usa uno o dos esquemas
bandas de guardia, solamente se entregan un máximo de 723 kbit/sec.
de modulación distintos para los datos. Uno mandatario y el otro opcional. El cambio
del tipo de modulación también requiere la inserción de una banda de guardia
pequeña y secuencia de sincronización entre la cabecera y los datos.
Figura #10 Diagrama que muestra un paquete EDR dividido en un código de
acceso, cabecera, sincronizador de frecuencia y datos.
Fuente disponible: www.agilent.com
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
46
CAPITULO II - MARCO TEORICO
2.2.6.4.- Estructura de paquetes EDR
Un paquete Bluetooth típico comienza con un código de acceso y una
cabecera, el código de acceso es usado para sincronización e identificación de los
paquetes en el canal físico. Los códigos de acceso también se usan para las
operaciones de park, sniff y hold en el sistema Bluetooth. La cabecera contiene
información del control de enlace que incluye el tipo de paquete, hay 15 tipos
diferentes de paquetes cubriendo los tres diferentes transportes lógicos de tipo ACL,
SCO y eSCo.
El tipo de enlace determina el formato del payload que sigue el código de
OS
D
A
RV
este también contiene información de control usada
para identidad del dispositivo y
E
S
E
R real. El payload también puede contener
proveer de información de reloj
en
Stiempo
O
H
C y corrección de errores como CRC y FEC. En
E
información de descubrimiento
R
DE
Bluetooth, el paquete general ahora es referenciado como el paquete básico,
acceso y cabecera. El payload puede contener información del usuario y control,
después de la introducción del paquete EDR.
La característica clave en un paquete EDR es el cambio de modulación a
differential phase shift keying (DPSK) siguiente la cabecera del paquete, como
resultado se requiere de tiempo adicional e información de control para modular el
paquete. El paquete EDR usa el mismo código tipo de acceso y cabecera que el
paquete básico, incluyendo la modulación Siguiente la cabecera, el paquete EDR
contiene un corto periodo de tiempo que permite a la señal de radio Bluetooth
prepararse para el cambio de modulación
Este tiempo corto o tiempo de guardia esta especificado entre los 4.75 μs y 5.25 μs.
A este le sigue la secuencia de sincronización la cual es requerida para colocar a la
par el símbolo de tiempo y cambiar la modulación.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
47
CAPITULO II - MARCO TEORICO
En la siguiente figura se aprecian las diferencias básicas entre un paquete Bluetooth
y un paquete Bluetooth EDR con implementaciones nuevas de modulación.
Figura #11 Diferencias entre paquete Bluetooth tradicional y EDR
OS
D
A
RV
Fuente disponible: http://www.agilent.com
E
S
E
R diez nuevos paquetes EDR: cinco para
La especificación Bluetooth 2.0
Sdefine
O
H
C de datos a 2 Mb/sec y 3 Mb/Sec. Dos de ellos y 5
E
cada una de las transferencias
R
DE
ranuras que paquetes de conexión orientada Sincrona (eSCO), los cuales usan
ancho de banda reservado usando, típicamente para las comunicaciones de voz,
Los tres remanentes con 5 ranuras con conexión ACL se usan para la transferencia
de información.
Ninguno de los nuevos paquetes EDR emplea corrección de errores, en cambio el
algoritmo de calidad del canal existente para el envió de datos se extiende
automáticamente cambiando a el envió de paquetes estándar con FEC cuando es
necesario
2.2.6.5.- Formato de modulación EDR.
La modulación general es GFSK. La información es transmitida usando un bit por
símbolo en una rata de transferencia de información de 1Mb/s; La rata del símbolo
es entonces 1 Ms/s. La data es modulada en el transmisor RF, usando realocación o
desviación en la frecuencia del transportador de un mínimo de 115 Khz, El binario
uno esta representado por una frecuencia positiva de desviación, y el binario cero
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
48
CAPITULO II - MARCO TEORICO
esta representado por una frecuencia de desviación negativa, las señales
moduladas FSK, tienen una constante envuelta la cual es deseable para mejorar la
eficiencia de poder de amplificadores de transmisión. El pulso Gaussiano provee de
un eficiencia para la señal Bluetooth manteniendo esta en un ancho de banda de 20dB para 1Mhz.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DdeEmodulación EDR usa uno de los dos tipos de DPSK en la sección
El formato
Figura #12 Frecuencia de Bluetooth EDR tomada con un medidor
Fuente disponible: http://www.agilent.com
de Payload del paquete. La modulación del paquete EDR cambia de GFSK a DPSK
después del tiempo de guardia, cambiando el tiempo de modulación, permite
incremementar la velocidad de transferencia de
2 Mb/s a 3 Mb/s. El incremento en
la velocidad de transmisión es logrado trasmitiendo dos o tres bits por símbolo
mientras se mantiene el tiempo especificado de 1Ms/s
Figura #13 Modulación DPSK para EDR
Fuente disponible: Especificación Bluetooth 2.0 + EDR
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
49
CAPITULO II - MARCO TEORICO
2.2.6.5.1.- Implantación del Esquema de los 2-Mbit/Sec
El esquema 2X (2-Mbit) para transferencia de datos utiliza (π/4-DQPSK); este
esquema de modulación varía el periodo del carrier relativo a la frecuencia.
Cuaternario se refiere al hecho de que hay cuatro posibles posiciones de periodos
para cada símbolo, permitiendo a 2 bits de datos ser codificados por símbolo, La
velocidad del símbolo se mantiene igual, gracias a esto la transferencia de datos
incrementa.
π /4-DQPSK es diferencial porque la posición del periodo de cada símbolo es
relativa a la posición anterior, esto determina el valor de 2-bit que es codificado.
OS
D
A
V
R
o 3π/4. Traduciendo desde radianes al sistema
convencional de grados podemos
E
S
E-45, ó -135.
R
S
encontrar los siguientes grados:
+135,
+45,
HO
C
E
DER
Los cuatro
movimientos descritos resultan en ocho posibles posiciones en
El designador π/4 significa que el movimiento diferencial es +3π/4, +π/4, π/4
total, cada una separada por 45 grados, sin embargo en el diseño EDR, solo cuatro
posiciones separadas por 90 grados son posibilidades para cualquier símbolo dado.
La desviación de +/-π (+/-180 grados) en el segmento de saltos de guardias contra
las variaciones de amplitudes active la demodulación sin el conocimiento de el
segmento de acarreo. Un filtro es usado para reducir las emisiones exteriores a la
banda de frecuencia.
2.2.6.5.2 Implantación del Esquema de los 3-Mbit/Sec
El esquema 3X de Bluetooth EDR, utiliza modulación 8DPSK, para la
transferencia de información que es similar a π/4-DQPSK, pero permite movimientos
diferenciales hacia cualquiera de las ocho posibles posiciones disponibles. En la
modulación (DPSK, la separación entre las posiciones de salto es reducida a 45º
grados.
Un receptor PSK necesita decidir que periodo de salto en la transmisión
entrante va a decodificar en información digital. En ocasiones el ruido enmascara el
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
50
CAPITULO II - MARCO TEORICO
verdadero periodo para la transmisión, entre más larga es la separación entre las
posiciones adyacentes para cada símbolo, mas ruido podrá ser tolerado antes de
que la señal entrante sea decodificada. Entre mas pequeño sea el segmento de
separación entre posiciones adyacentes, en conjunto con el uso de +/-π saltos de
segmentos significara que la modulación 8DPSK es mas vulnerable a interferencia,
sin embargo permite la codificación de 3 bits de data por símbolo dando a EDR picos
de transmisión de datos de 3 Mbit/sec. En la siguiente figura pueden apreciarse los
patrones implementados utilizando a π/4-DQPSK y 8DPSK, puede observarse la
diferencia notable en el tipo de modulación mediante el esquema de constelaciones
y como es distribuida la señal en cuatro distintas direcciones para π/4-DQPSK y de
la misma manera se observa como 8DPSK abarca un rango mayor distribuyéndose
OS
D
A
V
R
como los beneficios que otorgan cada modulación
en especifico.
E
S
E
R
S
HO
C
E
DER
de manera a una mayor cantidad de posiciones, las diferencias son notables así
Figura #14 Patrones de Constelaciones en Modulación 4-DQPSK y 8-DPSK.
Fuente Disponible: http://www.bluezone.com
3. DESEMPEÑO DE REDES
3.1 ANCHO DE BANDA
Según Primera (2007); Es la anchura, medida en hercios, del rango de
frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
51
CAPITULO II - MARCO TEORICO
ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier, también
son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango.
Por otra parte Cisco Systems (2003), la define como la cantidad de información
que puede fluir a través de una conexión de red en un período dado por lo que
determina esencial comprender el concepto de ancho de banda.
En la figura siguiente puede apreciarse como Cisco Systems elabora una la
Conceptualización de el ancho de banda, se utiliza como ejemplo la analogía del
ancho de banda comparado con diferentes tamaños de diámetros de cañería, a
mayor diámetro, mayor será la cantidad de información que puede viajar a través del
OS
D
A
RV
tubo, así mismo se representa la información como el agua que fluye en una tubería
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
y que se pueda visualizar a continuación.
Figura # 15 Conceptualización del ancho de banda en redes
Fuente disponible en: http://www.cisco.com/web/learning/netacad/
3.1.1 Importancia del Ancho de Banda.
Según Cisco Systems; (2003) El ancho de banda es un factor clave a la hora
de realizar el rendimiento de una red, diseñar nuevas redes y comprender la
Internet. Un profesional de redes debe comprender el fuerte impacto del ancho de
banda y la tasa de transferencia en el rendimiento y el diseño de la red ya que la
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
52
CAPITULO II - MARCO TEORICO
información fluye en una cadena de bits de un computador a otro en todo el mundo.
Estos bits representan enormes cantidades de información que fluye de ida y de
vuelta a través del planeta en segundos, o menos.
3.1.2 Medición.
Según Cisco Systems; (2003) En los sistemas digitales, la unidad básica del
ancho de banda es bits por segundo (bps). El ancho de banda es la medición de la
cantidad de información, o bits, que puede fluir desde un lugar hacia el otro en un
periodo de tiempo determinado, o segundos. Aunque el ancho de banda se puede
describir en bits por segundo, se suelen usar múltiplos de bits por segundo. En otras
OS
D
A
Vsegundo (gbps) y billones de
Rpor
miles de bits por segundos (kbps). Millones deE
bits
S
E
R
bits por segundo (tbps)
S
HO
C
E
ER
D
En la siguiente tabla se desarrollan las unidades de ancho de banda
palabras, el ancho de banda de una red generalmente se describe en términos de
expresando la cantidad de bits necesarios para llegar a una unidad de ancho de
banda superior. Observe
Unidades de ancho
de
Abreviatura
Equivalencia
banda
Bits por segundo
bps
1 bps = unidad fundamental de
ancho de banda
Kilobits por segundo
Kbps
1Kbps=1,000bps = 10³ bps
Megabips
Mbps
1Mbps=1,000,000bps=16 bps
Gigabits por segundo
Gbps
1Gbps=1,000,000,000bps=10 bps
Terabis por segundo
Tbps
1Tbps=1,000,000,000,000bps=10bps
por
segundo
Tabla #1 Unidades de Ancho de Banda
Fuente Disponible = Cisco Systems (2003).
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
53
CAPITULO II - MARCO TEORICO
3.1.3 Tasa de Transferencia.
El ancho de banda es la medida de la cantidad de información que puede
atravesar la red en un periodo dado de tiempo. Por lo tanto, la cantidad de ancho de
banda disponible en un punto critico de la especificación de la red. Una Piconet en
Bluetooth versión 2.0+EDR típica se podría construir para brindar 3 Mbps a cada
estación de trabajo individual, pero esto no significa que cada usuario pueda
realmente mover 3 Mbps de datos a través de la red por cada segundo de uso. Esto
solo podría suceder bajo las circunstancias más ideales.
La tasa de transferencia se refiere a la medida real del ancho de banda, en un
OS
D
A
V
específico de datos, por varios motivos, la tasaE
deR
transferencia
a menudo es mucho
S
E
menor que ancho de banda
digital
S R máximo posible del medio utilizado. A
O
H
C algunos de los factores que determinan la tasa de
E
continuación se detallan
R
DE
transferencia:
momento dado del día, usando rutas especificas, y al transmitirse un conjunto
o Dispositivos de internetworking
o Tipos de datos que se transfieren
o Topología de la red
o Cantidad de usuarios en la red
o Computador del usuario
o Estado de la alimentación
El ancho de banda técnico de una red es una consideración importante en el
diseño de la red, porque el ancho de banda de la red jamás será mayor que los
límites impuestos por los medios y las tecnologías de networking escogidas. No
obstante, es igual de importante que un diseñar y administrador de redes considere
los factores que pueden afectar la tasa de transferencia real. Al medir la tasa de
transferencia regularmente, un administrador de red estará al tanto de los cambios
en el rendimiento de la red y los cambios en las necesidades de los usuarios de la
red. Así la red se podrá ajustar en consecuencia.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
54
CAPITULO II - MARCO TEORICO
3.1.4 Calculo de la Transferencia de Datos.
Generalmente los diseñadores de redes para poder aplicar el calculo de
transferencia de datos utilizan la formula tiempo de transferencia = tamaño de
archivo/ancho de banda (T=Tm/AB), un usuario experto de red puede estimar varios
de los importantes componentes del rendimiento de una red. Si se conoce el tamaño
típico de un archivo para una aplicación dada, al dividir el tamaño del archivo por el
ancho de banda de la red, se obtiene una estimación del tiempo más rápido en el
cual se puede transferir el archivo.
Existen dos puntos importantes a considerar al realizar este cálculo; El primer punto
OS
D
A
RV Como segundo punto a
incluye el gasto agregado por el encapsulamiento.
E
S
Eel resultado sea el tiempo de transferencia
R
considerar tenemos que es probable
que
S
O
H
C
E
en el mejor de los R
E casos, ya que el ancho de banda disponible casi nunca esta en el
D
máximo teórico para el tipo de red. Se puede obtener un estimado mas preciso
es que el resultado no es más que un estimado, porque el tamaño del archivo no
sustituyendo el ancho de banda por la tasa de transferencia.
Es importante asegurar de usar las mismas unidades a lo largo de toda la
ecuación, en otras palabras si el ancho de banda se mide en megabits por segundo
(Mbps), el tamaño del archivo debe expresarse en megabits (Mb), y no en
megabytes (MB). Como el tamaño de los archivos se suele expresar en megabytes,
es posible que sea necesario multiplicar la cantidad de megabytes por ocho para
convertirlas en megabits.
BW: Máximo ancho de banda entre el host origen y el host destino.
P: Tasa de Transferencia real en el momento de la transferencia.
T: Tiempo en el que se debe producir la transferencia de archivos.
S: Tamaño del archivo en Bits.
Figura #16 Formulas para el calculo de transferencia de datos.
Fuente disponible en: http://www.cisco.com/web/learning/netacad/
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
55
CAPITULO II - MARCO TEORICO
4.1 SOFTWARE BLUESOLEIL.
BlueSoleil es un software basado en Microsoft Windows desarrollado por la
corporación IVT en el año 2002, el cual permite que dispositivos Bluetooth en
computadores personales de oficina o portátiles conectarse inalambricamente a
otros dispositivos Bluetooth. BlueSoleil permite a los usuarios de Microsoft Windows
acceder vía inalámbrica a una variedad de dispositivos digitales como cámaras,
teléfonos móviles, impresoras y receptores GPS, también permite la creación de
redes para el intercambio de información con otras computadoras que tengan el
mismo tipo de Software y dispositivo instalado, BlueSoleil soporta las plataformas
Windows 98SE, ME, 2000 y XP.
OS
D
A
RV en la tecnología Bluetooth,
De manera de poder conectar y compartir
servicios
E
S
E perfil de Bluetooth así como roles
R
dos dispositivos deben soportar
el
mismo
S
O
H
C
E
opuestos (ServidorR
E – Cliente), Frecuentemente los dispositivos Bluetooth soportan
D
múltiples perfiles y están envueltos en múltiples conexiones también pueden
desempeñar varios roles simultáneamente. BlueSoleil ofrece soporte para las
siguientes Funciones de Bluetooth (perfiles) bajo los siguientes roles:
Tabla #2 Perfiles Bluetooth Soportados por el Software BlueSoleil
Fuente disponible: Manual de Usuario BlueSoleil de IVT Corporation
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
56
CAPITULO II - MARCO TEORICO
Para efectos de realización del trabajo de investigación se utiliza
primordialmente el Servicio de Acceso a LAN que provee las herramientas
necesarias para la implantación de un esquema de red Ad-Hoc (Piconet), bajo la
fisonomía de Servidor y Cliente.
4.2 SOFTWARE ETHEREAL NETWORK PROTOCOL ANALYZER
Ethereal es un software diseñado para las plataformas MS WINDOWS y
LINUX bajo los estatutos de la GNU Public License (Software Libre), Ethereal es una
interfaz para el análisis de distintos protocolos de redes, el cual permite observar
OS
D
A
RV
paquetes de datos entrantes y salientes de manera interactiva de una red activa o de
E
S
E
SR
O
H
C
E
El formato de
captura de Ethereal es libpcap
R
DE
un archivo previamente capturado.
que también es el formato de
captura usado por otras herramientas. Ethereal puede leer archivos de diferentes
analizadores y sniffers disponibles en el Mercado, así como diferentes tipos de
interfaces desde típicas NIC para redes LAN hasta interfaces 802.11 y 802.15
(Bluetooth).
4.2.1 Propósitos y características de Ethereal Network Protocol Analyzer
Entre los propósitos para los cuales se puede utilizar este analizador de
paquetes tenemos: Búsqueda de Problemas de red, examinacion de problemas de
seguridad, debug a implementaciones protocolo y aprendizaje de protocolos de red,
así mismo puede ser de gran utilidad en muchas situaciones.
Entre las características principales del programa tenemos las siguientes : Se
encuentra disponible en varias plataformas como UNIX y WINDOWS, captura
paquetes de datos en tiempo real desde la interfaz de red, muestra los paquetes con
información del protocolo detalladamente, puede abrir y guardar paquetes de datos
capturados, puede importar y exportar paquetes de datos de una gran cantidad de
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
57
CAPITULO II - MARCO TEORICO
programas similares, puede filtrar los paquetes de cualquier criterio, buscar paquetes
de cualquier tipo, puede asignar colores diferentes basado en la configuración del
filtro, puede crear una variedad de reportes estadísticos.
En la figura a continuación puede apreciarse una ventana del programa Ethereal
Protocol Analyzer con una porción de datos capturada procedente de un paquete
transmitido por un protocolo de red.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #17 Ventana principal de Ethereal Protocol Analyzer.
Fuente disponible: Manual de Ethereal protocol Analyzer (2007)
5. DEFINICIÓN DE TERMINOS BASICOS
o Ancho de banda de pico: expresado en bytes por segundo, indica el límite
de velocidad a la que se pueden enviar paquetes extremos a extremo desde
una aplicación. (Muller, 2002)
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
58
CAPITULO II - MARCO TEORICO
o Área de cobertura: el área en que dos unidades Bluetooth pueden
intercambiar mensajes con una calidad y rendimiento aceptables. (Muller,
2002)
o Asimétrico: un tipo de enlace asíncrono sin conexión (ACT) que opera a dos
velocidades diferentes en las direcciones de subida y de bajada de la red.
(Hang, 2004)
o Asíncrona: una forma de comunicación de datos que encierra cada byte con
un bit de arranque y un bit de parada. (Muller, 2002)
OS
D
A
V
R2002)
grupos de 8 bits, equivale a un byte.(Muller,
E
S
E
R
S
O
H
C
E
Bluetooth: R
DE la especificación de enlace de comunicación inalámbrico que
o Bit: otra forma de referirse a un digito binario; un 1 o 0 que, se juntan en
o
opera en la banda ISM de 2.4 GHz, que no requiere licencia, utilizando un
transceptor de salto de frecuencia. (Wang, 2004)
o Busca: un procedimiento que implica la transmisión de una serie de
mensajes con el objeto de establecer un enlace de comunicación con una
unidad activa situada dentro del área de cobertura. (Muller, 2002)
o Byte: una secuencia de 8 bits que proporciona una representación binaria de
un carácter, número, símbolo o función del teclado. (www.wikipedia.org)
o Canal de testigo: el es medio utilizado para iniciar la transmisión de la
información. (IEEE, 2002)
o Canal de usuarios isócrono: el canal utilizado para información que tiene
asociadas restricciones de carácter temporal, como es el caso de audio
comprimido. (Muller, 2002)
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
59
CAPITULO II - MARCO TEORICO
o Canal físico: la secuencia sincronizada de saltos de frecuencia de radio en
una piconet. Esta asociación de nivel de banda entre dos dispositivos se
establece utilizando procedimientos de busca. (TanenBaum, 2004)
o Canal lógico: un canal implementado sobre un enlace físico. (Muller, 2002)
o Capacidad inter-piconet: Es la capacidad de un dispositivo maestro para
mantener la sincronización de una piconet mientras realiza exploraciones de
busca en las franjas libres y permite a nuevos miembros unirse a la piconet.
(Muller, 2002)
OS
D
A
RyVque tipo de servicio soporta.
remoto, e indica que tipo de dispositivo
es
E
S
E
R
(www.bluetooth.org)
S
HO
C
E
ER
D
Conexión: La fase de la comunicación entre dispositivos mediante la cual se
o Clase de dispositivo: Este parámetro es suministrado por el dispositivo
o
procede al establecimiento de una conexión entre los mismos. (Muller, 2002)
o Control de flujo: Un procedimiento para controlar la transferencia de datos
entre dos dispositivos conectados. (Muller, 2002)
o Enlace físico: Una secuencia de franjas de transmisión en un canal físico,
que altera entre franjas de transmisión del maestro y del esclavo.
(TanenBaum, 2004)
o Esclavo: Una unidad dentro de una piconet que esta sincronizada con el
maestro a través de su reloj y secuencia de saltos. (IEEE, 2002)
o Gestor de enlace: Es el software que se encarga de realizar el
establecimiento de enlace. (TanenBaum, 2004).
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
60
CAPITULO II - MARCO TEORICO
o ISM: Es la banda científica industrial que opera en la banda de frecuencia
A2.4 GHz y no requiere licencia para su operación. (TanenBaum, 2004)
o L2CAP: Permite a las aplicaciones y protocolos de mayor nivel transmitir y
recibir paquetes de datos L2CAP de hasta 64 kbps de longitud. (Muller, 2002)
o Latencia: el retardo máximo aceptable desde que el emisor transmite un bit
hasta su transmisión inicial por el aire, expresado en milisegundos o
microsegundos. (www.wikipedia.org)
o Maestro: Es el dispositivo de piconet cuyo reloj y secuencia de saltos se
utilizan para sincronizar a todos los otros dispositivos (es decir, los esclavos)
de la piconet. (IEEE, 2002)
o
OS
D
A
RV
E
S
E
Multiplexación de protocolos:
S REs una función realizada en el nivel del
O
H
C y control del enlace lógico (L2CAP). (Muller, 2002)
E
protocolo deR
adaptación
DE
o Número de identificación personal: El PIN Bluetooth se utiliza para
autenticar a dos dispositivos que no hayan previamente intercambiado una
clave de enlace. (www.bluetooth.org)
o Paquete: En la especificación Bluetooth, es el formato del conjunto de bits
que forman una unidad discreta de formación que puede transmitirse en 1,3 o
5 franjas temporales. (Muller, 2002)
o Piconet: Es el conjunto de unidades que comparten un canal común. (IEEE,
2002)
o Protocolo: Define las funciones de comunicación entre dos dispositivos
homólogos situados en un cierto nivel de una pila de protocolos dada.
(www.wikipedia.org)
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
61
CAPITULO II - MARCO TEORICO
o QoS: Calidad del servicio, en esta pueden especificarse parámetros tales
como la variación del retardo (microsegundos), el ancho de bando de pico
(bytes/segundo) y latencia (microsegundo). (TanenBaum, 2004)
o Radio Bluetooth: Un transceptor que transmite y recibe entre dispositivos
Bluetooth homólogos de manera inalámbrica señales eléctricas moduladas.
(Muller, 2002)
o Redes: Las redes de computadoras no son más que un conjunto de medios
para proporcionar servicios de telecomunicación entre cierto número de
ubicaciones. (García, 2007)
OS
D
A
RV se comunican y trabajan
utilizados en la vida diaria por una E
persona
S
E
R
conjuntamente, compartiendo
la
información
y los servicios entre todos los
S
O
H
C
E 2002).
dispositivos.R
(Muller
E
D
o Red de área personal: un concepto de redes en el que todos los dispositivos
o Redes Ad-Hoc: Es típicamente una red creada de manera espontánea, sus
principales características es que son temporales en el tiempo puesto que no
poseen una estructura cableada inamovible para su funcionamiento.
(IEEE,2002)
o Redes WPAN: Son usadas para llevar la información sobre distancias cortas
entre un grupo privado de dispositivos participantes. A diferencia de una red
de área local inalámbrica (WLAN), una conexión hecha por una WPAN implica
poca o ninguna infraestructura o conectividad directa a un link exterior. Esto
permite que pequeñas, eficientes y baratas soluciones, sean puestas en
práctica para una amplia variedad de dispositivos. (IEEE, 2002)
o Software:
Todos
los
componentes
intangibles
de
un
ordenador
o
computadoras, conjunto de programas y procedimientos para hacer posible la
realización de una tarea especifica. (www.wikipedia.org)
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
62
CAPITULO II - MARCO TEORICO
o Software Libre: Software que una vez obtenido, puede ser usado, copiado,
estudiado, modificado y redistribuido libremente (www.wikipedia.org)
o Saltos de frecuencias: Implica que el transmisor salte de un frecuencia a la
siguiente a una velocidad de salto especifico, de acuerdo con una secuencia
de código seudo aleatorio. (Muller, 2002)
o Sincrona: este término describe aquella transmisión que depende de la
existencia de un reloj común para sincronizar el flujo de datos entre
dispositivos. (TanenBaum, 2004).
6.- SISTEMAS DE VARIABLES
OS
D
A
RV
E
S
E
R como cambiante o inestable representa
La variable posee distintos
sinónimos
S
O
H
C
E
una clave de resultados
R
E que pueden asumir mas de un valor. Para Gardner (1983) la
D
existencia de inteligencias múltiples, existe por lo que la definición podría ser el
desempeño en matemáticas, música o en alguna actividad física, todas estas
variables representan el mismo constructor en general de inteligencia evaluado en
diferentes maneras. Salkind (1999).
El presente trabajo de investigación presenta variables del tipo dependiente e
independiente puesto que el estudio es de carácter experimental, a continuación se
definen los terminos variable independiente y dependiente.
6.1.- Variable Independiente.
Según Roldan, (2004) “la variable independiente es la causa, el antecedente,
la manipulada, es la clasificación previctoria, es independiente al no depender de
otra causa”
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
63
CAPITULO II - MARCO TEORICO
En el presente trabajo de investigación las variables independientes están
compuestas por: Distancia y Cantidad de Hosts, puesto que varían constantemente
en el experimento.
6.2.- Variable Dependiente.
Según Roldan, (2004), “Es el efecto, la consecuencia, la medida, es predecible
y es medible, depende de otra variable, Con la variable dependiente, los resultados
son medidos, es la que busca instrumentos para medir, aplicar el instrumento al
sujeto y/o población”
OS
D
A
medir y a la cual se le aplican las variables independientes
RV de distancia y cantidad
E
S
E
R
de hosts.
S
HO
C
E
DER
El rendimiento es la variable dependiente puesto que es lo que se necesita
RENDIMIENTO:
Definición conceptual: Hace referencia al resultado deseado efectivamente
obtenido por cada unidad que realiza la actividad, donde el termino unidad puede
referirse a un individuo o equipo.
Definición Operacional: Se refiere al desempeño de la red y como se
comporta la misma ante una serie de distintas situaciones.
DISTANCIA:
Definición Conceptual: Magnitud escalar que mide la relación de Lejanía
entre dos puntos.
Definición Operacional: Se refiere a la longitud física que existe entre los
dispositivos conectados
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
64
CAPITULO II - MARCO TEORICO
CANTIDAD DE HOST:
Definición Conceptual: Se refiere a la cantidad de Dispositivos ó
computadores conectados utilizando el mismo protocolo de comunicación.
Definición Operacional: Numero de dispositivos conectados entre si a una
misma red compartiendo recursos en tiempo red.
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
OS
D
A
RV
CAPITULO III - MARCO METODOLOGICO
1.- Modalidad de la Investigación.
En este capitulo se pretende establecer los pasos por los cuales se desarrollo el
trabajo de investigación, así como los modelos mediante los cuales se pretende
estudiar el rendimiento de las piconets. Esta teoría va respaldada por los autores del
libro de Metodología de Investigación (Hernández, Fernández y Baptista, 2003)
quienes señalan que existen tres tipos de investigación, encontrando “…la
investigación descriptiva busca especificar las propiedades, las características y los
perfiles importantes de personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno
que se someta a un análisis.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
En la literatura
sobre la investigación es posible encontrar diferentes clasificaciones
2.- Diseño de la investigación.
de los tipos de diseño Hernández, Fernández y Baptista, (2003) los clasifican como
no experimental y experimental; estos autores señalan “…la investigación
experimental puede tener al menos dos acepciones, una general y otra particular. El
diseño de la presente investigación es de tipo experimental ya que involucra la
manipulación intencional de una acción para analizar sus posibles efectos. Aplicando
esto al trabajo de estudio, se pretenderá manipular intencionalmente, transferencias
de datos para determinar el tiempo que toma el envío de la información a diferentes
distancias y cantidad de computadores conectados a la piconet
En una investigación experimental se distinguen dos contextos que pueden tomar
lugar en el tipo de diseño experimental: Experimentos de laboratorio y campo
(Kerlinger, 1975). El experimento de campo se define como: “un estudio de
investigación en una situación realista en la que una o mas variables independientes
son manipuladas por el experimentador en condiciones tan cuidadosamente
controladas como lo permite la situación”.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
67
CAPITULO III - MARCO METODOLOGICO.
3.- Técnicas e instrumentos de recopilación de datos.
La recopilación de datos se representa con el uso de un gran número de técnicas y
herramientas utilizadas por el analista para desarrollar los sistemas de información,
dentro de estos métodos se encuentran las entrevistas, la encuesta, el cuestionario,
la observación, la ficha técnica, entre otros. Estos instrumentos deben ser aplicados
en una ocasión en particular, con el propósito de buscar información útil a una
investigación en común.
Como instrumento para la recolección de datos se utilizará la ficha técnica necesaria
para la recolección de información correspondiente al tiempo de transmisión de
OS
D
A
RV
datos entre los dispositivos bluetooth que componen una piconet.
E
S
E
4.- Muestra.
SR
O
H
C
E
R
DE
La muestra esta basada en el estudio de rendimiento, por consiguiente consta
de la toma en repetidas ocasiones del tráfico generado en la Piconet Bluetooth a
diferentes distancias y cantidad de computadores estableciendo transferencia en el
momento.
La toma de la muestra se basa en una captura de transferencia de paquetes
creados y enviados de manera intencional para analizar el estudio de rendimiento,
se estimo un total de 5 muestras para cada situación a la que es sometido el estudio
de investigación
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
68
CAPITULO III - MARCO METODOLOGICO.
5.- Recursos utilizados:
Hardware:
o 8 computadores Pentium IV 1.6 Ghz
o 256 Mb de memoria RAM
o Disco duro de 40 GB
o Cd-ROM Lite-ON 56x
o Monitores MAG Innovision 17“
o 2 Puertos USB 2.0
o 8 USB Dongle Bluetooth EDR 2.0, ENUBT-C1E
Software:
OS
D
A
RV
E
S
E
o Microsoft Excel 2003S R
O
HCorporation
C
o BlueSoleil,
IVT
E
R
E
D
o Ethereal Network Protocol Analyzer. Versión 0.90c
o Microsoft Windows XP
o Commview, Generador de Paquetes TCP. Versión 5.5
6.- Fases de la Investigación.
La investigación esta estructura por las siguientes fases:
6.1.- Fase I: Análisis y diagnostico.
En esta etapa se estudia la norma IEEE 802.15.3 con la finalidad de conocer
los procesos operativos que intervienen en la interconexión de dispositivos Bluetooth
así como su funcionalidad, de manera de concretar posteriormente los objetivos
específicos y el alcance de esta investigación, de igual manera deben aplicarse
instrumentos que detecten las necesidades en cuanto a software y hardware, dicho
instrumento es la ficha de observación, la cual permitirá tomar nota sobre las
características del hardware requerido para esta investigación, con el propósito de
crear un registro sobre las necesidades de la misma.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
69
CAPITULO III - MARCO METODOLOGICO.
6.2.- Fase II: Recopilación de información y revisión de documentos.
Dicha etapa comprende el sumario de la información referente a los autores,
en temas como arquitectura de redes y metodología de la investigación, entre otros,
consultando en glosarios, paginas Web, tesis de grado y libros especializados
tomados como una fuente de investigación y presentado finalmente en la misma.
Este material se revisa, observando así de manera completa, el problema inicial, de
igual modo se determina algunos aspectos básicos con respecto a las técnicas a
utilizar y la metodología de investigación. En esta fase también se agrupa la
información necesaria para la realización del presente trabajo de investigación.
OS
D
A
6.3.- Fase III: Selección de los dispositivos de
red
a emplear.
RV
E
S
E
SR
O
H
C la selección de los dispositivos bluetooth a emplear
Esta etapa R
comprende
E
DE
para el montaje del escenario de prueba mediante una piconet, se recurrió a
datasheets que contienen las especificaciones técnicas como el estándar, la rata de
transferencia de datos, la banda de radio frecuencia, la distancia operativa, la
interfaz, modulación, entre otros, así como las características físicas como
dimensión, peso y también los sistemas operativos que soportan los dispositivos a
utilizarse
6.4.- Fase IV: Diseño e implementación de la Red.
En esta etapa se procede al diseño de la red bluetooth mediante la
interconexión de ocho adaptadores para formar una piconet, usando como método la
creación de un esquema de red PAN, luego se procede a la implementación de
dicho esquema con la finalidad de formar la estructura necesaria para el
procedimiento de estudio de rendimiento, objeto de este trabajo de investigación.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
70
CAPITULO III - MARCO METODOLOGICO.
6.5.- Fase V: Estudio de Rendimiento.
Posterior a la implementación de la red, se procederá a la captura de datos,
mediante la utilización de los dispositivos Bluetooth 2.0 + EDR que combinado con
las herramientas de software anteriormente expuestas en este texto, generaran una
serie de información importante y minuciosa que permitirá la recopilación, mediante
la utilización de una ficha técnica por parte del experimentador de la información
necesaria para efectuar los cálculos necesarios para estimar la media con respecto
a la cantidad de bits por segundos que realmente se transfieren cuando se
transmiten datos desde un emisor hasta un receptor conectados a la red PAN,
OS
D
A
RV
Se han tomando en consideración un número determinado de segundos para
E
S
E
Luego de haber
R
S
O
H se realizaran una serie de fichas, tablas y graficas
finalizado los cálculos necesarios
C
E
DEelRrendimiento real de transmisión en el tiempo, que podrán
que reflejaran
poder realizar el experimento. Este procedimiento de captura se realizara para cada
una de las distancias preestablecidas por el experimentador.
compararse con los valores teóricos estimados por la norma IEEE 802.15.3.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
72
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
CAPITULO IV - ANALISIS DE LOS RESULTADOS
1.- VISTA GENERAL DEL PROYECTO.
En este capitulo se toman en consideración todos los datos que forman parte
de la investigación, la selección de los dispositivos Bluetooth, el diseño e
implantación de la Piconet, los instrumentos utilizados para la recolección de
información, el análisis generado a partir de los datos y graficas de rendimiento en
base a los resultados obtenidos. Adicionalmente podrán encontrarse fichas técnicas
anexas con la información correspondiente al tráfico de datos. A continuación se
presentan los resultados obtenidos a lo largo de esta investigación explicando de
esta manera sus resultados.
OS
D
A
RV
E
S
E
Gracias a los instrumentos
S Rutilizados se pudieron definir aspectos
O
H
C y Software necesario para la implantación de Piconets
relacionados con el
Hardware
E
R
DE
y su posterior estudio de rendimiento, se utilizo el paquete de controladores
Bluetooth y el software BlueSoleil para poder instalar y establecer la comunicación
de los dispositivos de red mediante un procedimiento de configuración de
direcciones IP, adicionalmente la activación de servicios Bluetooth.
A partir del levantamiento de los procesos de comunicación se recurre a la
utilización del programa que captura el trafico generado de manera intencional con
un programa generador de paquetes TCP, con la finalidad de observar y calcular la
cantidad de paquetes recibidos y enviados entre 2 o mas dispositivos en un tiempo
determinado y con una distancia preestablecida entre ellos. Este procedimiento se
lleva a cabo mediante la recolección en una ficha técnica de la información
suministrada de la captura de tráfico y ordenada de manera que pueda diferenciarse
claramente lo que realmente pasa mientras la información viaja entre hosts.
A partir de esto se genera una serie de gráficos e información de mucha
utilidad que sirve como referencia, guía informativa o puente para nuevos estudios a
partir de los resultados obtenidos.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
73
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
2.- HARDWARE UTILIZADO EN EL EXPERIMENTO.
Los dispositivos Bluetooth fueron creados teniendo en mente, conectividad
inalámbrica de bajo costo económico y que pudiera ser conectado de manera
sencilla a otros dispositivos. Para la realización del proyecto de investigación se
necesito la compra de la cantidad requerida de adaptadores Bluetooth versión 2.0 +
EDR de clase 1, para implantar una Piconet.
Cada dispositivo Bluetooth tiene un coste relativamente bajo, a continuación
se presenta una tabla que contiene el importe pagado por cada adaptador Bluetooth
y el total generado por la compra de 8 adaptadores, necesarios para la formación de
OS
D
A
rendimiento objeto el trabajo de investigación presente.
RV
E
S
E
R
S
O
H
C
E
Cantidad
Adaptador
Precio
DER
una piconet completa y que es necesaria para la realización del experimento de
8
Encore, Bluetooth 2.0 + EDR
$ 24,6
Total
$ 196,8
USB Dongle – ENUBT-C1E
Especificaciones del dispositivo
Standard
Bluetooth versión 2.0 + EDR
Transferencia de Datos
Hasta 3 mbps
Distancia Operativa
Hasta 100 metros ( en espacio
abierto)
Interfaz
USB 2.0
Seguridad
Paridad, Encriptación,
Autentificación
Dimensiones
52mm x 21mm x 9mm
Peso del Adaptador
8 gramos
Sistema Soportado
Microsoft Windows 2000/XP
Tabla #3 Tabla de Coste de Adaptadores Bluetooth.
Fuente disponible: Pagina WEB del Fabricante del Producto.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
74
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
Adicionalmente se necesito el uso de 8 computadores de los cuales 3 de ellos
son equipos portátiles, equipados con tecnología de punta capaces de manejar
dispositivos Bluetooth mediante el uso del puerto USB 2.0 y que fueran capaces de
manejar los programas de captura de trafico en la piconet y que su procedimiento
será explicado mas adelante en este capitulo. La siguiente tabla contiene las
especificaciones técnicas de los computadores utilizados en el experimento
Especificaciones de Computadores
Procesador
Pentium IV 2.1 Ghz.
Disco Duro
40 GB
Cd-ROM
Lite-ON 56x
Fabricante
Toshiba
Procesador
Pentium IV 1.6 Ghz
Disco Duro
20 GB
DVD-ROM
Matsushita 4x DVD-R
Conectividad
Puertos USB 2.0
OS
D
A
Monitor
MAG Innovision
RV 17”
E
S
EPuerto USB 2.0
Conectividad
R
S
HO de Computadores Portátiles
C
Especificaciones
E
DER
Tabla #4 Especificaciones técnicas Computadores
Fuente disponible: Pagina Web del Fabricante del Producto.
Para la realización del experimento , considerando el costo total de la
inversión realizada en la compra de los adaptadores Bluetooth, los computadores
pertenecen a una compañía y fueron facilitadas para la realización del experimento
por lo tanto no se requirió de un gasto por adquisición de computadores, que
incrementarían notablemente el gasto implícito en la realización del experimento.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
75
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
3.- LUGAR DE REALIZACION DEL EXPERIMENTO.
Debido a las distancias necesarias para realizar el experimento se recurrió a
la búsqueda de un sitio apto, que permitiera colocar los computadores a distancias
largas, simulando así un campo abierto que preste las mejores condiciones, con la
menor cantidad de interferencia posible.
Se utilizo el estacionamiento del Unicentro Virginia ubicado en el sector la
Lago en la ciudad de Maracaibo, Venezuela, para realizar las mediciones
correspondientes. A continuación puede apreciarse una toma fotográfica de la
profundidad aproximada de 500 metros que tiene el lugar del experimento.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #18 Lugar de realización del experimento, Unicentro Virginia.
Fuente disponible: Morales 2007.
Para la utilización del estacionamiento se procedió a utilizar un permiso
especial otorgado por el condominio del Unicentro Virginia y la respectiva
notificación a los efectivos de Seguridad que laboran en el sitio.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
76
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
4.- LIMITACIONES EN LA REALIZACION DEL EXPERIMENTO
El experimento presento una serie de limitaciones o factores externos para su
realización entre los que cuentan limitaciones de horario comprendido entre las 9PM
y 6AM por disposición del condominio del centro comercial, notificación al personal
de seguridad con dos días de antelación para resguardar seguridad de los equipos
de computación, limitaciones de conexión a la energía eléctrica a medida que
aumentaba la distancia entre los PC y dos computadores portátiles con batería
dañada.
Los mayores problemas se presentaron con la energía eléctrica puesto que
OS
D
A
este problema se soluciono con extensiones
RV de energía eléctrica de
E
S
E entre si abarcando distancias mucho
R
aproximadamente unos 10 metrosSenlazadas
HO fue la constante supervisión requerida sobre
C
mayores. Otro problema
solucionado
E
R
E
D
los equipos puesto que el centro comercial tiene un trafico elevado de automóviles y
las limitaciones de batería aumentaban los problemas para mantenerlas encendidas,
personas que laboran y visitan el lugar, para lo cual solo fue otorgado un permiso
para trabajar en horario nocturno tanto para el sitio como para los computadores
porque pertenecen a una empresa y en horario de oficina se encuentran ocupados.
5.- PROCESO DE IMPLANTACIÓN DE LA PICONET
Mediante la conexión de los adaptadores Bluetooth ENUBT-C1E se procedió
a la instalación mediante el controlador proveído por el fabricante, en cada
computador donde se realizara el experimento, el proceso implica la instalación
manual del software Bluesoleil de IVT Corporation, para la utilización de los
adaptadores Bluetooth.
Una de las estaciones de trabajo debe configurarse como la estación maestra
o estación coordinadora de la piconet (PNC) y las estaciones restantes, en modo
esclavo para cumplir con el esquema de maestro – esclavo, especificado en la
norma IEEE 802.15x y por el SIG de Bluetooth, para que cada estación de trabajo
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
77
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
pueda establecer una conexión con otros miembros de la Piconet debe asignarse
direcciones IP, para esto se utilizo el modo DHCP (Protocolo de configuración
Dinámica de Servidores) se escoge una asignación dinámica, pues es un método
que permite la reutilización dinámica de direcciones IP. La estación maestra fue la
única que actuó como servidor.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #19 Ventana de configuración de servicio (Servidor DHCP)
Fuente disponible: Software Bluesoleil de IVT Corporation
Posteriormente deben activarse los servicios básicos de Bluetooth en cada
estación de trabajo para establecer las conexiones. El servicio de Personal Área
Networking (PAN), debe ser activado de manera manual en el programa BlueSoleil
tanto en el computador que servirá de Maestro como los computadores que actuaran
como Esclavos.
A continuación puede apreciarse la ventana de servicios que pueden
activarse dentro de la Aplicación y es absolutamente necesario para la comunicación
entre los dispositivos Bluetooth utilizando grupos de trabajo en Microsoft Windows.
Estos servicios han sido mencionados con anterioridad en el Marco Teórico del
trabajo de Investigación. El servicio mas importante y notable para efectos del
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
78
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
experimento fue el servicio de red de área personal o Personal Area networking
(PAN).
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #20.- Ventana de Servicios Bluetooth contenida en BlueSoleil.
Fuente disponible: Programa Bluesoleil de la Corporación IVT.
Una vez activado el servicio de PAN en el programa Bluesoleil puede
procederse a la comunicación entre varios dispositivos en la Piconet, es importante
recalcar que el servicio de acceso a PAN (Personal Area networking) es un servicio
que emula las propiedades de conexión tradicional de las computadores mediante
TCP/IP. Las direcciones IP pueden asignarse automáticamente desde el programa
Bluesoleil cada vez que una estación se conecta al dispositivo maestro o pueden
asignarse direcciones IP de manera manual.
En la figura siguiente podemos apreciar el proceso de configuración realizado
según lo descrito anteriormente donde se aprecia como podemos asignar una
dirección IP fija, en caso de decidir este procedimiento este debe repetirse entre
cada una de la computadoras ó estaciones de trabajo esclavas con la finalidad de
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
79
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
establecer la comunicación eficientemente durante el tiempo de conexión
establecido por los usuarios en la Piconet.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #21 Ventana de Configuración de IP del Protocolo TCP/IP en la conexión
de Bluetooth.
Fuente Disponible: Microsoft Windows XP Service Pack 2
El PNC ó maestro, mediante la búsqueda de dispositivos en el programa
Bluesoleil, rastrea el canal de radio para ubicar las estaciones de trabajo que posean
capacidad de transmisión vía Bluetooth y se encuentren en el rango permitido de
acción. Solo pueden verse los dispositivos conectados mediante la utilización del
comando “Buscar Dispositivos” esta opción se encuentra contenida en el menú “Mi
Bluetooth” del programa Bluesoleil. A partir de ese momento pueden utilizarse los
servicios de Bluetooth con cualquier estación que se encuentre conectada a la
Piconet
En la figura puede apreciarse los dispositivos conectados a la piconet y
reconocidos por el dispositivo maestro después de la búsqueda por parte del
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
80
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
usuario, se puede observar que los dispositivos están activos en el mismo canal de
radio pero no han establecido ninguna comunicación a través de los servicios que
ofrece Bluetooth.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #22 Representación de una Piconet en Bluesoleil
Fuente disponible: Bluesoleil de IVT Corporation
Cada adaptador posee una dirección MAC impuesta por el fabricante que es
un identificador único, encargado de hacer fluir la información libre de errores entre
dos maquinas conectadas y que junto a la dirección IP se utilizan para garantizar
que la información que viaja de una estación a otra, llegue de manera correcta. Para
ello se generan tramas, pequeños bloques de información que contienen en su
cabecera las direcciones MAC correspondiente al maestro y esclavo, emisores y
receptores de la información, entre otra importante información que será de utilidad
para la trasmisión confiable de los paquetes enviados.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
81
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
En la siguiente tabla puede apreciarse las direcciones MAC asignadas por el
fabricante a cada adaptador Bluetooth que es utilizado en el experimento, cada
dirección puede ser apreciada en la ventana de trabajo del software Bluesoleil y es
apreciada en la parte inferior izquierda junto al nombre asignado al dispositivo,
también puede verse haciendo clic derecho al dispositivo en si.
Estación de trabajo
Dirección MAC
Maestro
00:11:F6:09:B1:71
Esclavo01
00:11:F6:09:B1:70
Esclavo02
00:11:F6:09:B1:6F
Esclavo03
00:11:F6:09:B1:7E
Esclavo04
Esclavo05
OS
H
C
REEsclavo07
DE
Esclavo06
OS
D
A
RV
00:11:F6:09:B1:7D
E
S
RE
00:11:F6:09:B1:82
00:11:F6:09:B1:5C
00:11:F6:09:B1:72
Tabla #5 Tabla de direcciones MAC para Equipos de Trabajo.
Fuente Disponible: Manual del fabricante Encore Asian Pacific.
6.- EXPERIMENTO Y PROCEDIMIENTO
El experimento realizado consistió, en medir el rendimiento de ocho
computadores con dispositivos Bluetooth conectados, formando entre si una Piconet,
donde todos sus elementos posibles, se encuentren activos compartiendo el mismo
canal de transmisión y conectados al mismo servicio, A partir de esta condición se
deben utilizar las variables independientes como distancia y cantidad de hosts para
realizar una cantidad de pruebas que consisten en el envió de paquetes vía TCP de
manera intencional entre 2 o mas estaciones. Esta información fue capturada e
interpretada de manera de conocer la transferencia real de los adaptadores ante
ciertas situaciones.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
82
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
6.1.- GENERACIÓN DE PAQUETES CON COMMVIEW 5.5.
Mediante la utilización del Generador de paquetes de Commview, se genero
el tráfico en la Piconet necesario para poder captar la cantidad de paquetes
enviados y recibidos entre los dispositivitos, en la ventana del generador se puede
configurar las direcciones IP en numeración Hexadecimal. Por ejemplo para una
dirección IP asignada con DHCP como la 169.254.9.10, hay que colocar el código
hexadecimal correspondiente a la dirección IP como lo seria A9 FE 09 0A. Se asigno
la dirección IP destino y origen tal como lo muestra la figura siguiente.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #23 Ventana de Generación de Paquetes de Commview 5.5
Fuente disponible: Software Commview 5.5 de Tamosoft.
El tamaño de los paquetes fue seleccionado por decisión del experimentador
considerando así puntos importantes a tomar en cuenta como tamaño del
segmento, cabecera TCP, cabecera IP, cabecera Bluetooth, cola Bluetooth. Así
como el CRC (corrección de errores) y el payload (dato).
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
83
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
Los paquetes por segundo que se enviaron se calcularon dividiendo la capacidad
máxima de canal permitida por la tecnología Bluetooth la cual es 3 mbit /sec, dividida
entre 8 para realizar la conversión a megabytes, el producto resultante es dividido
por el tamaño de un paquete asignado por el usuario lo cual da la velocidad de los
paquetes a enviarse cada segundo, así tenemos que:
Canal _ capacidad
= canal _ capacidad (bytes)
8
OS
D
A
RV
canal _ capacidad (bytes)
= paquetesxsegundo
Bytes _ frame
E
S
E
SR
O
H
C NETWORK ANALYZER
6.2.- SOFTWARE ETHEREAL
E
R
DE
Para la preparación de la captura en el software Ethereal Network Analyzer,
se utiliza la opción de Interfaces, en ella se pueden ver todas las interfaces o
protocolos activos,
en la siguiente figura se puede observar varias interfaces
activas, detectadas por el software.
Figura #24 Ventana de Interfaces de Ethereal Network Analyzer.
Fuente disponible: Software Ethereal Network Analyzer.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
84
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
En la ventana de interfaces también puede prepararse las opciones de captura
estas van desde filtros exclusivos para captura de paquetes, captura de múltiples
archivos, limitaciones de cada paquete en una cantidad determinada de bytes,
temporizadores de captura por cantidad de paquetes, cantidad de megabytes
recibidos y temporizador de tiempo.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #25 Ventana de opciones de captura de Ethereal Protocol Analyzer.
Fuente disponible: Software Ethereal Network Analyzer.
El inicio de la captura genero una serie de información correspondiente al
tráfico entre 2 o mas hosts que intervinieron en el proceso de comunicación, la
información fue mostrada en forma de lista y cada elemento de la lista, compone
una porción de los paquetes capturado a lo largo del tiempo asignado a la captura.
Esta información es de suma importancia, ya que contiene un informe detallado de
la captura del paquete donde se verifico su origen y destino, cantidad de bytes,
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
85
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
capturada y el tiempo de forma exacta y precisa
en
el que los paquetes son
capturados. En la figura a continuación, podemos observar una porción de un frame
capturado por el programa Ethereal Network Analyzer conteniendo la información
previamente descrita en el texto.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Figura #26 Información de Captura de paquetes obtenida entre dos hosts
Fuente disponible: Software Ethereal Network Analyzer.
6.3.- ESCENARIO DE CAPTURA DE DATOS.
Se diseñaron escenarios de pruebas para elaborar las capturas estos
constaron de considerar las variables de distancia y cantidad de hosts conectados a
la piconet. Las distancias consideradas fueron desde un metro de distancia, hasta
los 100 metros de distancia, para 2 y 7 dispositivos enviado datos a través del
coordinador de la Piconet por un periodo de tiempo alrededor de los diez (10)
segundos.
7.- OBTENCION DE LOS RESULTADOS.
Para determinar la cantidad de bits que en realidad viajan a través de 2
dispositivos en la Piconet se tomo en consideración los tiempos de salida y de
entrada del emisor y receptor que viajan a través del coordinador de la Piconet o
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
86
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
PNC, cada frame capturado por el programa contiene información del tiempo de
entrada y salida correspondiente a los datos, es importante recalcar que el programa
Ethereal debe estar activo y en modo escucha tanto en el emisor y en el receptor.
Los datos contemplados en el archivo de captura generado por el software
son almacenados y analizados posteriormente, los tiempos generados en el proceso
de envió y recepción deben ser portados manualmente, a la ficha técnica elaborada,
que no es mas que una hoja de Excel preparada para almacenar la información
generada a partir del envió de los paquetes. Desde los datos exportados se calcula
el diferencial de tiempo, que no es más que la resta de los tiempos de destino y
origen que nos dará el tiempo real en que los paquetes tardan en llegar a donde son
OS
D
A
RV
enviados.
E
S
E
R de bytes transmitidos por frame y la
Adicionalmente tendremos S
la cantidad
O
H
C donde se estima la cantidad total por muestra. También
cantidad de bytes R
recibidos,
E
DE
se efectúa una regla de 3 que da el estimado de bits reales que se reciben
finalmente, tomando el tiempo diferencial, los bits recibidos y aplicando el siguiente
procedimiento:
Bits recibidos
X
diferencial tiempo
1 segundo.
Este procedimiento debe ser aplicado a cada uno de los frames obtenidos en
la captura y posteriormente debe dividirse entre la capacidad teórica del canal ó
ancho de banda Bluetooth EDR para poder obtener el valor real de transmisión que
esta pasando en ese momento por la Piconet.
Después de tener completada esta fase es necesario buscar la media
obtenida, resultado de sumar todos los frames y dividir el valor resultante entre el
número de frames capturados por cada muestra, esto da en consecuencia el valor
de la media acotada, que es el promedio de transmisión de todos valores obtenidos.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
87
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
8.- GRAFICAS DE RENDIMIENTO
Los gráficos utilizados en el trabajo de investigación tienen como finalidad
representar visualmente de manera sencilla, entendible y simplificada, la gran
cantidad de data ó números generados a partir de las capturas de tráfico de
paquetes en la Piconet. Son utilizados así para facilitar el análisis de los resultados
obtenidos.
Un grafico, en términos más técnicos y precisos, nos ayuda a visualizar el
análisis de relaciones entre variables; esto quiere decir que un grafico es una
OS
D
A
Vmediante una línea o eje, los
De esta manera cada variable se representa y E
se R
mide
S
E
cuales representan a su vez un tipo
deR
escala de medición
S
HO
C
E
DER
simplificación de la realidad que representa una relación entre dos ó más variables.
En términos de concretar el contexto y aplicarlo al trabajo de investigación se
procedió a interpretar cada variable de manera que pudieran ser llevadas al grafico
que se realizo.
Se elaboro una ficha técnica que contiene las estadísticas generales de cada
ficha técnica correspondientes a las mediciones, de esta manera se puede
simplificar la visualización de los valores obtenidos y poder trabajar con ellos de
manera más sencilla. La ficha de estadística general contiene los datos de cada
media obtenida y de esta manera se obtendrá una media global a la cual debe
aplicársele el Log base 10 que no es mas la función inversa de la función potencia
x = bn,
y posteriormente multiplicado por el valor de 10, dará el resultado
transformado y aplicable a la graficas de rendimiento,
El valor de las medias globales obtenidas representara el eje (y) o eje vertical,
mientras el valor de las distancias involucradas en las capturas de transferencias
medidas representara de esta manera el eje horizontal o eje (x). Para la realización
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
88
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
de la grafica se unen de esta manera los puntos entre los valores obtenidos de (x) y
(y) (medias globales obtenidas por metro y distancias medidas en cada captura).
A medida de que se une los puntos de los valores obtenidos en un eje de
coordenadas con 2 dimensiones, se va formando de esta manera la apreciación
visual del comportamiento de la transmisión entre hosts dentro de una Piconet.
Para obtener una grafica suave se aplico el principio de Interpolación cúbica
que permite obtener mediante los puntos previamente dados, una serie de puntos
adyacentes entre los datos obtenidos que permitieron graficar con mucho mas
detalle la curva. Para este procedimiento se utilizo una hoja de cálculo de
OS
D
A
la introducción de los valores obtenidos conEanterioridad,
así mismo grafica el
RV
S
E
fragmento de curva correspondiente.
SR
O
H
C
E
R
DE
Sr1software llamada “CUBIC SPLINE” que calcula los puntos adyacentes a partir de
9.- FICHAS TECNICAS E INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS.
La interpretación de los resultados requiere de esta manera un amplio
conocimiento de los términos asociados a rendimiento y de la tecnología bluetooth,
en la realización del experimento se genero una serie de data con información
invaluable que contempla el comportamiento del envío de paquetes mediante la
implantación de una Piconet. La información recolectada en archivos, fue plasmada
de esta manera en un modelo de ficha técnica previamente elaborado para tal fin, en
la cual se cubren los aspectos básicos importantes referentes a la captura, se
tomaron cinco (5) muestras, correspondientes a cada metro elaborado en la
medición.
Entre los datos que se hacen referencia tenemos el número de frames
capturados, las direcciones IP de origen y destino, las direcciones MAC de origen,
dispositivo maestro o PNC y destino, tiempo de Salida y destino del paquete,
diferenciales de tiempo, estimados en del paquete enviado, capacidad teórica del
canal bluetooth y media obtenida de cada frame capturado.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
89
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
Se generaron fichas técnicas por cada captura a una distancia preestablecida
con toda la información pertinente. La realización de cada ficha técnica muestra o
evidencia la transferencia de data que realmente pasa por la Piconet en
comparación con su valor teórico establecido en la norma IEEE.
9.1.- FICHAS GENERALES DE MUESTRAS OBTENIDAS PARA VARIOS HOSTS
Y UN MAESTRO Ó PNC
Las fichas generales de datos presentadas a continuación representan los
valores obtenidos en las capturas y contienen los cálculos descritos anteriormente.
OS
D
A
V la degradación de la señal
valor logarítmico disminuye, dando como resultado
Rque
E
S
E
R
sea mucho menor. En cambio cuando
los valores de las medias disminuyen el valor
S
HloOque se puede interpretar como degradación de la
C
logarítmico se hace
mayor
E
R
E
D
señal.
Puede notarse que a medida que los valores obtenidos en las medias aumentan, el
Puede observarse como el valor logarítmico aumenta o disminuye en cada
cálculo realizado para cada distancia, dependiendo de los metros se observa en
ciertas ocasiones un repunte o mejoramiento de la calidad de la señal.
DISTANCIA
1 metro
2 metros
5 metros
MUESTRA
1
2
3
4
5
total
1
2
3
4
5
total
1
2
3
MEDIA GLOBAL
0,190788102
0,01199721
0,256420071
0,005366852
0,006064283
0,094127304
0,006506519
0,005407822
0,29805716
0,005119783
0,005710583
0,064160373
0,008062682
0,004109874
0,004034096
LOG BASE 10
x10
VALOR
ABS
-1,026284382
-10,26284382 10,26284382
-1,192733117
-11,92733117 11,92733117
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
90
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
4
5
total
10 metros
1
2
3
4
5
total
20 metros
1
2
3
4
5
total
30 metros
40 metros
1
2
3
4
5
0,003820294
0,004364494
0,004878288
0,003086043
0,003968306
0,011756682
0,0076125
0,011181088
0,007520924
0,001941055
0,01344416
0,113778746
0,137186336
0,003593026
0,053988665
0,104200001
0,003658757
0,045471463
0,002518056
0,003593026
0,031888261
0,009309125
0,016144665
0,001571953
0,004260049
0,008128148
0,007882788
0,008496346
0,004201423
0,006295520
0,004610662
0,425492856
0,089819361
0,003749269
0,003761099
0,002176797
0,000526204
0,006312031
0,00330508
-2,311732564
-23,11732564 23,11732564
-2,123728811
-21,23728811 21,23728811
-1,267697415
-12,67697415 12,67697415
OS
D
A
RV
E
S
E
R
S
O
H
total
-1,496369169
C
E
R
1
DE
2
3
4
5
total
50 metros
1
2
3
4
5
total
60 metros
1
2
3
4
5
total
-14,96369169 14,96369169
-2,103320153
-21,03320153 21,03320153
-1,046630037
-10,46630037 10,46630037
-2,480818024
-24,80818024 24,80818024
Tabla # 6 Ficha de estadística general, 2 hosts y 1 maestro
Fuente disponible: Morales, 2007
A partir de los datos fue desarrollada la grafica o curva de rendimiento;
introduciendo los valores obtenidos, puede notarse en la misma, que los valores más
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
91
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
altos, representan los picos mas pronunciados de la curva indicando que la señal se
degrada notablemente, A medida que la señal se degrada y la conexión se pierde la
curva tiende hacia a infinito, puesto que el valor logarítmico se va incrementando con
los segundos.
A continuación puede observase la grafica correspondiente a la ficha de estadística
general de 2 hosts y 1 maestro, el eje de las (Y) representa la señal y su nivel de
degradación, el eje de las (X) las distancias medidas en el experimento.
DEGRADACION DEL RENDIMIENTO
GRAFICO RENDIMIENTO - 2 HOSTS - 1 MAESTRO
OS
D
A
RV
50
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
0
1
2
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
DISTANCIA (METROS)
Figura #27 Grafico de Rendimiento, 2 hosts – 1 maestro
Fuente disponible: Morales, 2007
A continuación se puede observar la tabla o ficha correspondiente a una
Piconet con todas sus plazas ocupadas, es decir 7 hosts y un dispositivo maestro
para un total de 8 computadores o hosts, en esta ficha de estadística general se
puede notar una importante degradación de la señal a diferencia de la tabla de 2
hosts y 1 maestro. Los valores obtenidos en la siguiente tabla, reflejan el valor
logarítmico mucho más alto, dando como consecuencia una degradación mayor. Lo
que en la práctica se traduce como un desempeño menor, esto se debe a que el
diferencial de tiempo entre el dispositivo de Origen y el dispositivo destino se
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
92
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
incrementaron producto de el alto trafico generado intencionalmente, esto se puede
evidenciar en las fichas técnicas donde se encuentran los valores para cada muestra
obtenida.
DISTANCIA
1 metro
2 metros
5 metros
10 metros
20 metros
30 metros
40 metros
MUESTRA
1
2
3
4
5
total
1
2
3
4
5
total
1
2
3
4
5
total
1
2
3
4
5
total
1
2
3
4
5
total
1
2
3
4
5
total
1
2
3
4
5
MEDIA
0,015643426
0,000872672
0,001613397
0,001302219
0,001507703
0,004187883
0,00509074
0,000159731
0,00130102
0,000493792
0,000542501
0,001517557
0,000658125
0,000348569
0,016794902
0,00794312
0,000480176
0,005244978
0,000820809
0,000470288
0,000353101
0,000348735
0,000245805
0,000447748
0,000095858
0,000305045
0,000283862
0,000330207
0,000575645
0,000318123
0,000382529
0,000101734
0,000753856
0,00038214
0,001629408
0,000649933
0,000251243
0,000109907
0,000320312
0.000193456
0.000485769
LOG BASE 10
-2,378005419
x10
VALOR
ABS
-23,78005419 23,78005419
OS
D
A
RV
E
-2,818855045
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
-28,18855045 28,18855045
-2,280256296
-22,80256296 22,80256296
-3,348966733
-33,48966733 33,48966733
-3,497404385
-34,97404385 34,97404385
-3,187131144
-31,87131144 31,87131144
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
93
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
total
50 metros
0,000227154
0,000442162
0,000546804
0,034623884
0,014858965
0.000459687
0,012617954
1
2
3
4
5
total
-3,643679611
-36,43679611 36,43679611
-1,899011069
-18,99011069 18,99011069
Tabla #7 Ficha de Estadística General, 7 hosts – 1 Maestro
Fuente Disponible, Morales 2007.
A continuación se presentan la curva de rendimiento correspondiente a la
tabla de 7 hosts y 1 maestro o PNC, se puede notar como el incremento en la
OS
D
A
RV
degradación es mucho mayor esto producto a el valor de las muestras que
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
evidencian un valor promedio pequeño que genera un valor logarítmico mayor.
DEGRADACION DE RENDIMIENTO
GRAFICO RENDIMIENTO - 7 HOSTS - 1 MAESTRO
50
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
DISTANCIA (METROS)
Figura #28, Grafico de Rendimiento 7 hosts – 1 maestro.
Fuente Disponible: Morales, 2007.
Las graficas presentadas muestran niveles de degradación de la señal y/o
calidad de la transmisión diferente, sin embargo para poder visualizar de mejor
100
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
94
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
manera ambos casos, se creo una grafica comparativa de ambas curvas donde
pueden apreciarse sus tendencias. Al mismo tiempo, el
grafico de rendimiento
permite visualizar de manera sencilla el comportamiento para ambas situaciones de
conexión a una Piconet.
DEGRADACION DEL RENDIMIENTO
GRAFICO RENDIMIENTO - COMPARACION ENTRE CURVAS
50
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
OS
D
A
RV
0
1
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
2
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
DISTANCIA (METROS)
7 HOSTS - 1 PNC
2 HOSTS - 1 PNC
Figura #29 Grafico Comparativo entre 2 Hosts y 7 Hosts.
Fuente Disponible, Morales 2007.
Puede evidenciarse efectivamente una diferencia considerable en el
rendimiento producto de el aumento de computadores en la Piconet y por ende del
trafico generado por el experimentador, también es de importancia notar que la señal
se degrada a distancias mas cortas para 7 hosts producto de el constante envió de
datos.
A continuación pueden encontrarse los cálculos correspondientes a la interpolación
cúbica correspondiente a cada grafica generada, los datos dispuestos de manera de
tabla sirven como referencia para
notar la degradación de la señal versus la
distancia en metros , todos los puntos generados a partir de la interpolación por
spline cúbico, pueden graficarse generando de esta manera la apreciación visual del
rendimiento previamente observada, teniendo los datos dispuestos de esta manera
100
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
95
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
puede obtenerse de manera rápida la degradación en los puntos de las pendientes
de la curva.
2 HOSTS – 1 MAESTRO.
DISTANCIAS
DEGRADACION DEL
RENDIMIENTO
DISTANCIAS
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
5
5,2
5,4
5,6
5,8
10
10,2
10,4
10,6
10,8
20
20,2
20,4
20,6
20,8
0,00000
3,24892
6,19876
8,55041
10,00481
10,26284
9,94952
9,79774
9,96909
10,62510
11,92733
13,95200
16,43389
19,02244
21,36711
23,11732
24,00698
24,10771
23,57562
2,256678
21,23729
19,72270
18,07647
16,33149
14,52069
12,67697
12,62622
12,70248
13,03280
13,74420
30
30,2
30,4
30,6
30,8
40
41,2
41,4
42,6
42,8
50
50,2
50,4
50,6
50,8
60
60,2
60,4
60,6
60,8
70
DEGRADACION
DEL
RENDIMIENTO
14,96369
16,72155
18,66099
20,32844
21,27036
21,03320
19,35684
16,75490
13,93446
11,60257
10,46630
11,05145
13,15875
16,40767
20,41765
24,80818
34,39927
42,85217
49,02872
49,79072
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
OS
D
A
RV
Tabla #8 Distancias Vs Degradación del Rendimiento para 2 Hosts.
Fuente Disponible: Morales, 2007.
A continuación se presenta la tabla de Spline cubico correspondiente a la
Piconet con 7 dispositivos esclavos y un maestro, de esta manera puede apreciarse
la degradación del rendimiento mas pronunciando debido al retardo de llegada de
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
96
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
los paquetes transmitidos de el origen al destino. De esta manera presenta la tabla
correspondiente a la Piconet completa con siete host y un maestro.
7 HOSTS – 1 MAESTRO.
DISTANCIAS
DEGRADACION DEL
RENDIMIENTO
DISTANCIAS
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
5
5,2
5,4
5,6
5,8
10
10,2
10,4
10,6
10,8
20
0,00000
5,56283
10,92396
15,88167
20,23427
23,78005
26,36404
28,01820
28,82121
28,85176
28,18855
26,95492
25,45286
24,02902
23,03004
22,80256
23,59820
25,28836
27,64941
30,45772
33,48967
34,20308
34,81237
35,21338
35,30198
34,97404
20,2
20,4
20,6
20,8
30
30,2
30,4
30,6
30,8
40
40,2
40,4
40,6
40,8
50
50,2
50,4
50,6
50,8
60
DEGRADACION
DEL
RENDIMIENTO
34,19287
33,19151
32,27046
31,73023
31,87131
32,85918
34,31927
35,74196
36,61767
36,43679
34,82688
31,96401
28,16144
23,73239
18,99011
30,04403
39,88496
47,29992
51,07593
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
OS
D
A
RV
Tabla #9 Degradación del Rendimiento VS Rendimiento, para 7 Hosts
Fuente Disponible: Morales, 2007
A partir de la información obtenida se ha generado una tabla en función de la
escala del eje (y) de las graficas obtenidas, que muestra así la conversión del
rendimiento en decibeles (DB) a rendimiento, esta tabla sirve como referencia para
poder buscar valores correspondientes al rendimiento de manera rápida y efectiva.
En caso de no encontrar los valores deseados puede interpolarse a partir de dos
puntos de la tabla para obtener los valores deseados.
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
97
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
Eje (y)
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3
3,1
3,2
3,3
3,4
3,5
3,6
3,7
3,8
3,9
4
Div / 10
-0,01
-0,02
-0,03
-0,04
-0,05
-0,06
-0,07
-0,08
-0,09
-0,1
-0,11
-0,12
-0,13
-0,14
-0,15
-0,16
-0,17
-0,18
-0,19
-0,2
-0,21
-0,22
-0,23
-0,24
-0,25
-0,26
-0,27
-0,28
-0,29
-0,3
-0,31
-0,32
-0,33
-0,34
-0,35
-0,36
-0,37
-0,38
-0,39
-0,4
Rendimiento Eje (y)
0,977237221
0,954992586
0,933254301
0,912010839
0,891250938
0,87096359
0,851138038
0,831763771
0,812830516
0,794328235
0,776247117
0,758577575
0,741310241
0,72443596
0,707945784
0,691830971
0,676082975
0,660693448
0,645654229
0,630957344
0,616595002
0,602559586
0,588843655
0,575439937
0,562341325
0,549540874
0,537031796
0,52480746
0,512861384
0,501187234
0,489778819
0,478630092
0,467735141
0,45708819
0,446683592
0,436515832
0,426579519
0,416869383
0,407380278
0,398107171
8,1
8,2
8,3
8,4
8,5
8,6
8,7
Div / 10
-0,81
-0,82
-0,83
-0,84
-0,85
-0,86
-0,87
Rendimiento Eje (y)
0,154881662
0,151356125
0,147910839
0,144543977
0,141253754
0,138038426
0,134896288
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
4,6
4,7
4,8
4,9
5
5,1
5,2
5,3
5,4
5,5
5,6
5,7
5,8
5,9
6
6,1
6,2
6,3
6,4
6,5
6,6
6,7
6,8
6,9
7
7,1
7,2
7,3
7,4
7,5
7,6
7,7
7,8
7,9
8
Div / 10
-0,41
-0,42
-0,43
-0,44
-0,45
-0,46
-0,47
-0,48
-0,49
-0,5
-0,51
-0,52
-0,53
-0,54
-0,55
-0,56
-0,57
-0,58
-0,59
-0,6
-0,61
-0,62
-0,63
-0,64
-0,65
-0,66
-0,67
-0,68
-0,69
-0,7
-0,71
-0,72
-0,73
-0,74
-0,75
-0,76
-0,77
-0,78
-0,79
-0,8
Rendimiento
0,389045145
0,380189396
0,371535229
0,363078055
0,354813389
0,34673685
0,338844156
0,331131121
0,323593657
0,316227766
0,309029543
0,301995172
0,295120923
0,28840315
0,281838293
0,27542287
0,26915348
0,263026799
0,257039578
0,251188643
0,245470892
0,239883292
0,234422882
0,229086765
0,223872114
0,218776162
0,213796209
0,208929613
0,204173794
0,199526231
0,19498446
0,190546072
0,186208714
0,181970086
0,177827941
0,173780083
0,169824365
0,165958691
0,16218101
0,158489319
12,1
12,2
12,3
12,4
12,5
12,6
12,7
Div / 10
-1,21
-1,22
-1,23
-1,24
-1,25
-1,26
-1,27
Rendimiento
0,0616595
0,060255959
0,058884366
0,057543994
0,056234133
0,054954087
0,05370318
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Eje (y)
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
98
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
8,8
8,9
9
9,1
9,2
9,3
9,4
9,5
9,6
9,7
9,8
9,9
10
10,1
10,2
10,3
10,4
10,5
10,6
10,7
10,8
10,9
11
11,1
11,2
11,3
11,4
11,5
11,6
11,7
11,8
11,9
12
-0,88
-0,89
-0,9
-0,91
-0,92
-0,93
-0,94
-0,95
-0,96
-0,97
-0,98
-0,99
-1
-1,01
-1,02
-1,03
-1,04
-1,05
-1,06
-1,07
-1,08
-1,09
-1,1
-1,11
-1,12
-1,13
-1,14
-1,15
-1,16
-1,17
-1,18
-1,19
-1,2
16,1
16,2
16,3
16,4
16,5
16,6
16,7
16,8
16,9
17
17,1
17,2
17,3
17,4
17,5
Div / 10
-1,61
-1,62
-1,63
-1,64
-1,65
-1,66
-1,67
-1,68
-1,69
-1,7
-1,71
-1,72
-1,73
-1,74
-1,75
0,131825674
0,128824955
0,125892541
0,123026877
0,120226443
0,117489755
0,114815362
0,112201845
0,10964782
0,107151931
0,104712855
0,102329299
0,1
0,097723722
0,095499259
0,09332543
0,091201084
0,089125094
0,087096359
0,085113804
0,083176377
0,081283052
0,079432823
0,077624712
0,075857758
0,074131024
0,072443596
0,070794578
0,069183097
0,067608298
0,066069345
0,064565423
0,063095734
12,8
12,9
13
13,1
13,2
13,3
13,4
13,5
13,6
13,7
13,8
13,9
14
14,1
14,2
14,3
14,4
14,5
14,6
14,7
14,8
14,9
15
15,1
15,2
15,3
15,4
15,5
15,6
15,7
15,8
15,9
16
-1,28
-1,29
-1,3
-1,31
-1,32
-1,33
-1,34
-1,35
-1,36
-1,37
-1,38
-1,39
-1,4
-1,41
-1,42
-1,43
-1,44
-1,45
-1,46
-1,47
-1,48
-1,49
-1,5
-1,51
-1,52
-1,53
-1,54
-1,55
-1,56
-1,57
-1,58
-1,59
-1,6
0,052480746
0,051286138
0,050118723
0,048977882
0,047863009
0,046773514
0,045708819
0,044668359
0,043651583
0,042657952
0,041686938
0,040738028
0,039810717
0,038904514
0,03801894
0,037153523
0,036307805
0,035481339
0,034673685
0,033884416
0,033113112
0,032359366
0,031622777
0,030902954
0,030199517
0,029512092
0,028840315
0,028183829
0,027542287
0,026915348
0,02630268
0,025703958
0,025118864
Rendimiento Eje (y)
0,024547089
0,023988329
0,023442288
0,022908677
0,022387211
0,021877616
0,021379621
0,020892961
0,020417379
0,019952623
0,019498446
0,019054607
0,018620871
0,018197009
0,017782794
20,1
20,2
20,3
20,4
20,5
20,6
20,7
20,8
20,9
21
21,1
21,2
21,3
21,4
21,5
Div / 10
-2,01
-2,02
-2,03
-2,04
-2,05
-2,06
-2,07
-2,08
-2,09
-2,1
-2,11
-2,12
-2,13
-2,14
-2,15
Rendimiento
0,009772372
0,009549926
0,009332543
0,009120108
0,008912509
0,008709636
0,00851138
0,008317638
0,008128305
0,007943282
0,007762471
0,007585776
0,007413102
0,00724436
0,007079458
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Eje (y)
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
99
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
17,6
17,8
17,9
18
18,1
18,2
18,3
18,4
18,5
18,6
18,7
18,9
19
19,1
19,2
19,3
19,4
19,5
19,6
19,7
19,8
19,9
20
-1,76
-1,78
-1,79
-1,8
-1,81
-1,82
-1,83
-1,84
-1,85
-1,86
-1,87
-1,89
-1,9
-1,91
-1,92
-1,93
-1,94
-1,95
-1,96
-1,97
-1,98
-1,99
-2
23,9
24
24,1
24,2
24,3
24,4
24,5
24,6
24,7
24,8
24,9
25
25,1
25,2
25,3
25,4
25,5
25,6
25,7
25,8
25,9
26
26,1
26,2
26,3
Div / 10
-2,39
-2,4
-2,41
-2,42
-2,43
-2,44
-2,45
-2,46
-2,47
-2,48
-2,49
-2,5
-2,51
-2,52
-2,53
-2,54
-2,55
-2,56
-2,57
-2,58
-2,59
-2,6
-2,61
-2,62
-2,63
0,017378008
0,016595869
0,016218101
0,015848932
0,015488166
0,015135612
0,014791084
0,014454398
0,014125375
0,013803843
0,013489629
0,012882496
0,012589254
0,012302688
0,012022644
0,011748976
0,011481536
0,011220185
0,010964782
0,010715193
0,010471285
0,01023293
0,01
21,6
21,7
21,8
21,9
22
22,1
22,2
22,3
22,4
22,5
22,6
22,7
22,8
22,9
23
23,1
23,2
23,3
23,4
23,5
23,6
23,7
23,8
-2,16
-2,17
-2,18
-2,19
-2,2
-2,21
-2,22
-2,23
-2,24
-2,25
-2,26
-2,27
-2,28
-2,29
-2,3
-2,31
-2,32
-2,33
-2,34
-2,35
-2,36
-2,37
-2,38
0,00691831
0,00676083
0,006606934
0,006456542
0,006309573
0,00616595
0,006025596
0,005888437
0,005754399
0,005623413
0,005495409
0,005370318
0,005248075
0,005128614
0,005011872
0,004897788
0,004786301
0,004677351
0,004570882
0,004466836
0,004365158
0,004265795
0,004168694
Rendimiento Eje (y)
0,004073803
0,003981072
0,003890451
0,003801894
0,003715352
0,003630781
0,003548134
0,003467369
0,003388442
0,003311311
0,003235937
0,003162278
0,003090295
0,003019952
0,002951209
0,002884032
0,002818383
0,002754229
0,002691535
0,002630268
0,002570396
0,002511886
0,002454709
0,002398833
0,002344229
28,1
28,2
28,3
28,4
28,5
28,6
28,7
28,8
28,9
29
29,1
29,2
29,3
29,4
29,5
29,6
29,7
29,8
29,9
30
31,1
31,2
31,3
31,5
31,6
Div / 10
-2,81
-2,82
-2,83
-2,84
-2,85
-2,86
-2,87
-2,88
-2,89
-2,9
-2,91
-2,92
-2,93
-2,94
-2,95
-2,96
-2,97
-2,98
-2,99
-3
-3,11
-3,12
-3,13
-3,15
-3,16
Rendimiento
0,001548817
0,001513561
0,001479108
0,00144544
0,001412538
0,001380384
0,001348963
0,001318257
0,00128825
0,001258925
0,001230269
0,001202264
0,001174898
0,001148154
0,001122018
0,001096478
0,001071519
0,001047129
0,001023293
0,001
0,000776247
0,000758578
0,00074131
0,000707946
0,000691831
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Eje (y)
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
100
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
26,4
26,5
26,6
26,7
26,8
26,9
27
27,1
27,2
27,3
27,4
27,5
27,8
27,9
28
-2,64
-2,65
-2,66
-2,67
-2,68
-2,69
-2,7
-2,71
-2,72
-2,73
-2,74
-2,75
-2,78
-2,79
-2,8
33,2
33,3
33,4
33,5
33,6
33,7
33,8
33,9
34
34,1
34,2
34,3
34,5
34,6
34,7
34,8
34,9
35
35,1
35,2
35,3
35,4
35,5
35,6
35,7
35,8
35,9
36
36,1
36,2
36,3
36,4
36,5
Div / 10
-3,32
-3,33
-3,34
-3,35
-3,36
-3,37
-3,38
-3,39
-3,4
-3,41
-3,42
-3,43
-3,45
-3,46
-3,47
-3,48
-3,49
-3,5
-3,51
-3,52
-3,53
-3,54
-3,55
-3,56
-3,57
-3,58
-3,59
-3,6
-3,61
-3,62
-3,63
-3,64
-3,65
Eje (y)
0,002290868
0,002238721
0,002187762
0,002137962
0,002089296
0,002041738
0,001995262
0,001949845
0,001905461
0,001862087
0,001819701
0,001778279
0,001659587
0,00162181
0,001584893
31,7
31,8
31,9
32
32,1
32,2
32,3
32,4
32,5
32,6
32,7
32,8
32,9
33
33,1
Rendimiento Eje (y)
0,00047863
0,000467735
0,000457088
0,000446684
0,000436516
0,00042658
0,000416869
0,00040738
0,000398107
0,000389045
0,000380189
0,000371535
0,000354813
0,000346737
0,000338844
0,000331131
0,000323594
0,000316228
0,00030903
0,000301995
0,000295121
0,000288403
0,000281838
0,000275423
0,000269153
0,000263027
0,00025704
0,000251189
0,000245471
0,000239883
0,000234423
0,000229087
0,000223872
37,1
37,2
37,3
37,4
37,5
37,6
37,7
37,8
37,9
38
38,1
38,2
38,3
38,4
38,5
38,6
38,7
38,8
38,9
39
39,1
39,2
39,3
39,3
39,4
39,5
39,6
39,7
39,8
39,9
40
40,1
40,2
-3,17
-3,18
-3,19
-3,2
-3,21
-3,22
-3,23
-3,24
-3,25
-3,26
-3,27
-3,28
-3,29
-3,3
-3,31
0,000676083
0,000660693
0,000645654
0,000630957
0,000616595
0,00060256
0,000588844
0,00057544
0,000562341
0,000549541
0,000537032
0,000524807
0,000512861
0,000501187
0,000489779
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
Rendimiento
S
0,000194984
O 0,000190546
D
A
RV
Div / 10
-3,71
-3,72
-3,73
-3,74
-3,75
-3,76
-3,77
-3,78
-3,79
-3,8
-3,81
-3,82
-3,83
-3,84
-3,85
-3,86
-3,87
-3,88
-3,89
-3,9
-3,91
-3,92
-3,93
-3,93
-3,94
-3,95
-3,96
-3,97
-3,98
-3,99
-4
-4,01
-4,02
0,000186209
0,00018197
0,000177828
0,00017378
0,000169824
0,000165959
0,000162181
0,000158489
0,000154882
0,000151356
0,000147911
0,000144544
0,000141254
0,000138038
0,000134896
0,000131826
0,000128825
0,000125893
0,000123027
0,000120226
0,00011749
0,00011749
0,000114815
0,000112202
0,000109648
0,000107152
0,000104713
0,000102329
0,0001
0,0000977
0,0000955
Rendimiento en Piconets para la Tecnología Bluetooth versión 2.0
101
CAPITULO IV – ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
36,6
36,7
36,8
36,9
37
-3,66
-3,67
-3,68
-3,69
-3,7
0,000218776
0,000213796
0,00020893
0,000204174
0,000199526
40,3
40,4
40,5
40,6
40,7
-4,03
-4,04
-4,05
-4,06
-4,07
0,00009333
0,00009120
0,00008913
0,00008710
0,00008511
Tabla #10 Tabla de Conversión de Rendimiento DB (eje y) a Rendimiento.
Fuente disponible, Morales 2007.
Los resultados y Las graficas obtenidas revelan que la velocidad de Bluetooth 2.0
EDR + es relativamente lenta en su emulación del servicio PAN ó LAN, si bien las
velocidades de transmisión, se mantienen en un rango en la mayoría de las
muestras, esta es relativamente lenta en comparación con tecnologías actuales de
tecnología inalámbrica.
OS
D
A
RV
E
S
E
S seRrefieren a la estabilidad de la señal y de la
Los problemas más notables
O
H
ECAunque estos no son apreciados de tal manera en las
transmisión de E
archivos.
R
D
fichas técnicas realizadas, el experimentador debió repetir en cuantiosas ocasiones
la toma de muestras debido a la perdida de la señal a distancias mayores a los 40
metros, evidenciando así la poca fiabilidad de la señal.
Para poder reenlazar la señal entre el esclavo y el maestro se acerco el host a
una distancia considerable y luego se devolvió a la posición que originalmente se
debía tomar la muestra y en ocasiones no se llego a capturar una cantidad
considerable de paquetes debido a la baja intensidad de la señal. Es importante
destacar que a mayor cantidad de Hosts las desconexiones fueron mayores pero
cuando lograba mantenerse la conexión activa la transmisión se efectuaba sin
mayores contratiempos.
CONCLUSIONES
El trabajo que aquí concluye titulado Rendimiento en Piconets para la
tecnología Bluetooth versión 2.0, pudo dar a conocer un conjunto de impresiones e
interesantes resultados acerca de esta tecnología. Luego de la realización de este
trabajo de grado puede concluir según sus objetivos específicos:
Mediante el análisis y estudio de la norma IEEE 802.15.3 se pudo obtener un
conocimiento claro y conciso, de los procesos involucrados en el funcionamiento de
las redes de área personal aplicadas a la tecnología bluetooth, entre los aspectos
más importantes a recalcar se encuentra el hecho de las Piconets, están diseñadas
bajo el esquema de trabajo para redes de trabajo personales y no diseñadas para
OS
D
A
V
Rformación
aparcamiento, los procesos involucrados enEla
de Piconets
S
E
estructura debe tener.
SR
O
H
C
E
R
DE
áreas extensas. Se obtuvo conocimiento de los modos de escucha, retención y
y que
Se entendió de esta manera que independientemente del tamaño de la
Piconet, solo existe un dispositivo coordinador de la misma, que controla el tráfico de
la red y este puede decidir si mantener el control o pasar el mando a otro dispositivo
que tenga las condiciones para trabajar como PNC. La norma IEEE 802.15.3 solo
abarca los canales físicos de la Piconet, de esa manera se consulto otros trabajos
de investigación y también la especificación Bluetooth EDR 2.0 para conocer
aspectos técnicos como la estructura de los paquetes, modulación entre otras
nuevas adiciones a la especificación.
A partir del claro conocimiento de la norma IEEE y la especificación Bluetooth
se estableció una red de área personal o Piconet con la finalidad de poder diseñar
un escenario de pruebas para realizar el experimento, el diseño establecido por el
experimentador consistió en el montaje de 3 computadores (2 actuando en calidad
de esclavos y otro como dispositivo maestro) y otro escenario que consto de 7
computadores esclavos y un coordinador que completo de esa manera la capacidad
física de la red Bluetooth. La finalidad de estos escenarios fue preparar el terreno de
manera de con el software indicado se pudiera enviar de manera intencionada una
cantidad de paquetes por segundo a un dispositivo destino que capturara de esta
manera los paquetes para su posterior recolección.
Mediante la utilización de la ficha técnica se recolecto información
importantísima para la interpretación del comportamiento de la red y la posterior
creación de curvas de rendimiento, el dato mas importante recolectado fue la media
obtenida a través de los frames capturados, esta información fue de suma
importancia puesto que genero los puntos de las pendientes contenidas en el grafico
de rendimiento, también denoto el comportamiento de la transmisión de paquetes,
reflejando de esta manera una degradación que se incrementaba a medida que la
distancia aumentaba, con algunos repuntes en el mejoramiento del trafico pero que
siempre se mantuvo altamente degradado en líneas generales.
OS
D
A
RVfue necesaria la información
Para la creación de las curvas de rendimiento
E
S
E
R
previamente elaborada en las fichas
y mediante la utilización de la interpolación
S
O
H
C
E
cúbica se generaron
ER los puntos entre las pendientes para generar así la curva con
D
una apariencia suave y más perfecta. Al observarse las graficas de rendimiento
puede notarse como la degradación, se inicia casi inmediatamente cuando se
comienza la transmisión de paquetes, puede notarse así como la curva toma un
valor mucho mas elevado para los 7 hosts transmitiendo información, revelando así
una degradación mayor en contraste con los 2 hosts.
También pudo notarse que a pesar que teóricamente los dispositivos
Bluetooth 2.0, debieron abarcar distancias en campo abierto de unos 100 metros, los
graficos obtenidos muestran que para ninguno de los casos experimentados se
superaron las distancias de los 70 metros, y en efecto para cada caso se puedo
observar que cuando se utilizo el escenario de pruebas con 2 hosts las distancias
abarcadas no superaron los 60 metros y los 50 metros para los 7 hosts, producto de
la limitante en la capacidad de canal.
A mayores niveles de transmisión las
distancias se ven comprometidas como pudo evidenciarse en las graficas de
rendimiento. Es importante denotar que a pesar de que existían ciertos obstáculos
ocasionales en el momento de la captura no se consideraron como factores para
afectar el experimento realizado.
Se elaboro una tabla referencial que muestro los valores para la conversión
de rendimiento en decibeles (Db) expresados en el eje (y), mediante una escala
predeterminada de una unidad, esta tabla tiene como finalidad una guía de fácil
acceso para conocer los valores del rendimiento, así mismo se pueden encontrar
otros valores mas exactos a partir de la interpolación entre puntos ya establecidos
en la tabla dando así el resultado deseado.
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
OS
D
A
RV
RECOMENDACIONES
-
Se recomienda el uso de la Tecnología Bluetooth para la transferencia de
archivos de datos de tamaño pequeño, ya que estos comprometen los
tiempos de transmisión considerablemente a diferencia de otras
tecnologías inalámbricas.
-
A fin de aumentar la confiabilidad de los resultados, se recomienda la
captura de 1 minuto de
transmisión de datos o paquetes. Lo cual
generara una sección de datos capturados mucho mas larga que podría
presentar algún tipo de variación en la transmisión.
-
OS
D
A
V distintas a la emulación
RBluetooth
Se exhorta su uso en otras aplicaciones
E
S
E
de red de área personal,
aR
pesar que esta tecnología se extiende a este
S
O
H
C
E
campo, su
objetivo es emular una red LAN, para brindar una alternativa de
DER
bajo costo para los usuarios.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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