Espectro Disperso
Para reducir la interferencia en la banda de 2,4 GHz las emisiones de más de 1 mW se han de hacer en espectro disperso
Has dos formas de hacer una emisión de espectro disperso:
Frecuency Hopping (salto de frecuencia). El emisor va cambiando continuamente de canal. El receptor ha de seguirlo.
Direct Sequence (secuencia directa). El emisor emplea un canal muy ancho. La potencia de emisión es similar al caso anterior, pero al repartirse en una banda mucho mas ancha la señal es de baja intensidad (poca potencia por Hz).
Frequency Hopping vs Direct Sequence
Frequency Hopping
Direct Sequence
Frecuencia
2,4 GHz
2,4835 GHz
C. 9
C. 20
C. 45
C. 78
C. 58
C. 73
Frecuencia
2,4 GHz
2,4835 GHz
Canal 1
Canal 7
Canal 13
El emisor cambia de canal continuamente (unas 50 veces por segundo)
Cuando el canal coincide con la interferencia la señal no se recibe; la trama se retransmite en el siguiente salto
Interferencia
Interferencia
El canal es muy ancho; la señal contiene mucha información redundante
Aunque haya interferencia el receptor puede extraer los datos de la señal
1 MHz
22 MHz
Tiempo
Tiempo
20 ms
Frequency Hopping vs Direct Sequence
Frequency Hopping
Direct Sequence
Potencia (mW/Hz)
Frecuencia (MHz)
Potencia (mW/Hz)
Frecuencia (MHz)
1 MHz
22 MHz
Señal concentrada, gran intensidad
Elevada relación S/R
Área bajo la curva: 100 mW
Señal dispersa, baja intensidad
Reducida relación S/R
Área bajo la curva: 100 mW
Frequency Hopping vs Direct Sequence
100
5
Canales DSSS a 2,4 GHz
Reparto de canales DSSS a 2,4GHz
Europa (canales 1 a 13)
EEUU y Canadá (canales 1 a 11)
Japón (canal 14)
Canal ? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2,4000 GHz
2,4835 GHz
1
7
6
5
4
3
2
8
9
10
11
12
13
14
1
7
13
1
6
11
22 MHz
Canales DSSS simultáneos
Si se quiere utilizar más de un canal en una misma zona hay que elegir frecuencias que no se solapen. El máximo es de tres canales:
EEUU y Canadá: canales 1, 6 y 11
Europa: canales 1, 7 y 13
Japón: solo se puede utilizar el canal 14
Francia y España tenían hasta hace poco normativas más restrictivas en frecuencias, que no permitían más que un canal no solapado
Con diferentes canales se pueden constituyen LANs inalámbricas independientes en una misma zona
Banda de 5 GHz (802.11a)
Para 802.11a el IEEE ha elegido la banda de 5 GHz, que permite canales de mayor ancho de banda
Un equipo 802.11a no puede interoperar con uno 802.11b. La parte de radio es completamente diferente
En EEUU la FCC ya ha asignado esta banda para 802.11a
En Europa esta banda se asignó hace tiempo a HIPERLAN/2, WLAN de alta velocidad estandarizada por ETSI (European Telecommunications Standards Institute) poco utilizada en la práctica.
La aprobación de 802.11a en Europa está pendiente de realizar modificaciones que le permitan coexistir con HIPERLAN/2
Interferencias
Externas:
Bluetooth interfiere con FHSS (usan la misma banda). No interfiere con DSSS.
Los hornos de microondas (funcionan a 2,4 GHz) interfieren con FHSSTambién hay reportadas interferencias entre hornos de microondas y 802.11 FHSS(misma banda). A DSSS no le afectan.
Otros dispositivos que funciona en 2,4 GHz (teléfonos inalámbricos, mandos a distancia de puertas de garage, etc.) tienen una potencia demasiado baja para interferir con las WLANs
En los sistemas por infrarrojos la luz solar puede afectar la transmisión
Internas (de la propia señal):
Debidas a multitrayectoria (rebotes)
Se produce interferencia debido a la diferencia de tiempo entre la señal que llega directamente y la que llega reflejada por diversos obstáculos.
La señal puede llegar a anularse por completo si el retraso de la onda reflejada coincide con media longitud de onda. En estos casos un leve movimiento de la antena resuelve el problema.
En estos casos FHSS que va mejor que DSSS. Pero hoy en día esto se resuelve con dobles antenas (antenas diversidad)
Interferencia debida a la multitrayectoria
Antenas diversidad
El equipo (normalmente un punto de acceso) tiene dos antenas. El proceso es el siguiente:
El equipo recibe la señal por las dos antenas y compara, eligiendo la que le da mejor calidad de señal. El proceso se realiza de forma independiente para cada trama recibida, utilizando el preámbulo (128 bits en DSSS) para hacer la medida
Para emitir a esa estación se usa la antena que dió mejor señal en recepción la última vez
Si la emisión falla (no se recibe el ACK) cambia a la otra antena y reintenta
Las dos antenas cubren la misma zona
Al resolver el problema de la interferencia multitrayectoria de DSSS el uso de FHSS ha caído en desuso
Red ‘ad hoc’ o BSS (Basic Service Set)
PC de
sobremesa
PC portátil
PC portátil
PC portátil
Las tramas se transmiten directamente de emisor a receptor
(Gp:) Para que los portátiles puedan salir a Internet este PC puede actuar de router
(Gp:) Internet
(Gp:) 147.156.1.15/24
147.156.2.1/24
147.156.2.2/24
147.156.2.3/24
147.156.2.4/24
Tarjeta PCI
Tarjeta PCMCIA
Protocolo MAC de 802.11
El protocolo MAC utiliza una variante de Ethernet llamada CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Colision Avoidance)
No puede usarse CSMA/CD porque el emisor de radio una vez empieza a transmitir no puede detectar si hay otras emisiones en marcha (no puede distinguir otras emisiones de la suya propia)
Protocolo CSMA/CA
Cuando una estación quiere enviar una trama escucha primero para ver si alguien está transmitiendo.
Si el canal está libre la estación transmite
Si está ocupado se espera a que el emisor termine y reciba su ACK, después se espera un tiempo aleatorio y transmite. El tiempo en espera se mide por intervalos de duración constante
Al terminar espera a que el receptor le envíe una confirmación (ACK). Si esta no se produce dentro de un tiempo prefijado considera que se ha producido una colisión, en cuyo caso repite el proceso desde el principio
Algoritmo de retroceso de CSMA/CA
Emisor (A)
Receptor (B)
Segundo emisor (C)
DIFS (50ms)
Trama de Datos
ACK
DIFS
SIFS (10ms)
Trama de Datos
Tiempo de retención
(Carrier Sense)
Tiempo aleatorio
DIFS: DCF (Distributed Coordination Function) Inter Frame Space
SIFS: Short Inter Frame Space
Espaciado entre tramas en 802.11
Colisiones
Pueden producirse porque dos estaciones a la espera elijan el mismo número de intervalos (mismo tiempo aleatorio) para transmitir después de la emisión en curso.
En ese caso reintentan ampliando exponencialmente el rango de intervalos y vuelven a elegir. Es similar a Ethernet salvo que las estaciones no detectan la colisión, infieren que se ha producido cuando no reciben el ACK esperado
También se produce una colisión cuando dos estaciones deciden transmitir a la vez, o casi a la vez. Pero este riesgo es mínimo. Para una distancia entre estaciones de 70m el tiempo que tarda en llegar la señal es de 0,23 ?s
Fragmentación
En el nivel MAC de 802.11 se prevé la posibilidad de que el emisor fragmente una trama para enviarla en trozos más pequeños
Por cada fragmento se devuelve un ACK por lo que en caso necesario es retransmitido por separado.
Si el emisor ve que las tramas no están llegando bien puede decidir fragmentar las tramas grandes para que tengan mas probabilidad de llegar al receptor
La fragmentación permite enviar datos en entornos con mucho ruido, aun a costa de aumentar el overhead
Todas las estaciones están obligadas a soportar la fragmentación en recepción, pero no en transmisión
Envío de una trama fragmentada
La separación entre ‘Frag n’ y ACK es de 10 ms (SIFS).
De esta forma las demás estaciones (C y D) no pueden interrumpir el envío.
El problema de la estación oculta
A
B
C
1: A quiere transmitir una trama a B. Detecta el medio libre y transmite
2: Mientras A está transmitiendo C quiere enviar una trama a B. Detecta el medio libre (pues no capta la emisión de A) y transmite
(Gp:) Alcance de B
3. Se produce una colisión en la intersección por lo que B no recibe ninguna de las dos tramas
3
70 m
70 m
(Gp:) Tr.
(Gp:) 1
(Gp:) Tr.
(Gp:) 2
(Gp:) Alcance de A
(Gp:) Alcance de C
 Página anterior | Volver al principio del trabajo | Página siguiente  |