Redes domésticas con IEEE 802.15.4. Un estandar en desarrollo para las redes inalámbricas de área personal de baja velocidad

INTERFERENCIA HACIA Y DESDE OTROS SERVICIOS

Los dispositivos que funcionan en la banda de 2,4 GHz deben aceptar interferencias causadas por otros servicios operando en la banda.

EL FORMATO GENERAL DE LA TRAMA DE MAC

La estructura de la trama MAC se mantiene muy flexible para acomodar las necesidades de diferentes aplicaciones y topologías de red mientras se mantiene un protocolo simple.

El campo de carga útil tiene una longitud variable; sin embargo, la trama MAC completa no puede exceder los 127 bytes de longitud. Los datos contenidos en la carga útil dependen del tipo de trama.

CAPA DE ENLACE DE DATOS

El proyecto IEEE 802 [5] divide la DLL en dos subcapas, las subcapas MAC y de control de enlace lógico (LLC).

La subcapa MAC proporciona dos servicios a las capas superiores a los que se puede acceder a través de dos puntos de acceso al servicio (SAP).

CAPA DE RED

Los protocolos de capas superiores quedan a la discreción de las aplicaciones individuales utilizadas en un entorno de red doméstica

El borrador del estándar IEEE 802.15.4 admite múltiples topologías de red, incluidas tanto en estrella y redes peer-to-peer (Fig. 1). La topología es una opción de diseño de aplicaciones; algunas aplicaciones, como los periféricos de PC, pueden requerir la conexión de baja latencia de la red en estrella, mientras que otras, como la seguridad perimetral, pueden requerir la cobertura de área extensa de las redes punto a punto.

SENSIBILIDAD Y ALCANCE

IEEE 802.15.4 actualmente especifica sensibilidades de receptor de –85 dBm para PHY de 2,4 GHz y –92 dBm para 868/915 MHz PHY. Estos valores incluyen margen suficiente para cubrir las tolerancias de fabricación, así como para permitir muy enfoques de implementación de bajo costo.

APLICACIONES

diseñado para ser útil en el control y la supervisión industrial; la seguridad pública, que incluye la detección y la determinación de la ubicación en lugares de desastre; la detección en el sector del automóvil, como la supervisión de la presión de los neumáticos; las tarjetas y etiquetas inteligentes; y la agricultura de precisión, como la detección de la humedad del suelo, los pesticidas, los herbicidas y los niveles de pH [3]. Sin embargo, una de las mayores oportunidades de aplicación de IEEE 802.15.4 es la automatización del hogar y la creación de redes.

Dentro del hogar, se pueden considerar varios sectores de mercado posibles: Periféricos para PC, como ratones inalámbricos, teclados, joysticks, PDAs de gama baja y juegos; electrónica de consumo, como radios, televisores, videograbadoras, CDs, DVDs, mandos a distancia, etc., y un mando a distancia verdaderamente universal para controlarlos.

LA ESTRUCTURA DE LA SUPERTRAMA

Algunas aplicaciones pueden requerir un ancho de banda dedicado para lograr bajas latencias. Para lograr estas latencias bajas, IEEE 802.15.4 LR- WPAN puede operar en un modo de supertrama opcional.

El comienzo del período sin contención y la duración de la supertrama se comunican a los dispositivos de red conectados por el coordinador PAN en su baliza.

MODULACIÓN

La secuencia de chip resultante se modula en la portadora utilizando modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK

OTRAS CARACTERÍSTICAS DE MAC

Dependiendo de la configuración de la red, una LR WPAN puede usar uno de los dos mecanismos de acceso al canal.

Las tramas de acuse de recibo que confirman una transmisión anterior no utilizan el mecanismo CSMA ya que se envían inmediatamente después del paquete anterior.

LA CAPA FÍSICA

MULTIVELOCIDAD IEEE 802.15.4 ofrece dos opciones PHY que se combinan con MAC para habilitar una amplia gama de aplicaciones de red.

Las diferentes tasas de transmisión se pueden explotar para lograr una variedad de objetivos diferentes. Por ejemplo, la baja tasa de 868/915 MHz PHY puede traducirse en una mejor sensibilidad y un área de cobertura más grande.

CANALIZACIÓN

Veintisiete canales de frecuencia están disponibles en las tres bandas (Fig. 5 y Tabla 2).

El PHY de 2,4 GHz admite 16 canales entre 2,4 y 2,4835 GHz con un amplio espacio entre canales (5 MHz) destinado a facilitar los requisitos de filtro de transmisión y recepción.

INTRODUCTION

Recientemente, las comunicaciones inalámbricas han convertido en una tecnología disruptiva para los diseñadores de redes domésticas y automatización del hogar. Una llave motivación para el uso de la tecnología inalámbrica es la reducción en el costo de instalación, ya que el nuevo cableado es innecesario.

En el año 2000, dos grupos de normalización, ZigBee, un producto derivado de HomeRF, y el Grupo de Trabajo 15 del IEEE 802, aunaron esfuerzos para responder a la necesidad de crear redes inalámbricas de baja potencia y bajo coste en los entornos residenciales e industriales.

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