REDES PAN
Las redes “PAN”, están diseñadas para el intercambio de
datos entre dispositivos cercanos. Se trata de redes inalámbricas de corto
alcance, y velocidad media (algunos Mb/s), aunque estándares de alta velocidad
(más de 50 Mb/s) están siendo desarrollados.
Estas redes se denominan en forma genérica MANET (Mobile
Ad-hoc Networks) y consisten en una colección de terminales inalámbricos que
dinámicamente pueden conectarse entre sí, en cualquier lugar e instante de
tiempo, sin necesidad de utilizar infraestructuras de red preexistente.
Dado que no todos los terminales son capaces de tener
alcance directo a todos los otros, sus nodos deben cooperar, en la medida de
sus posibilidades, re- enrutando paquetes. Así mismo, deberán intercambiar
información acerca de la topología de la red y sus dispositivos, generando
dinámicamente tablas de ruteo.
Las redes MANET tienen utilidad en aquellos entornos donde
la infraestructura de comunicaciones es escasa, no existe, resulta costosa o es
impracticable. Sus aplicaciones varían desde la domótica hasta el campo de
batalla. Quizás el uso más directo es el relacionado con la comunicación en
pequeñas distancias de dispositivos heterogéneos, eliminando la necesidad de
cables de interconexión.
Ejemplos de redes PAN son Bloutooth y IEEE
802.15.
4.1 Bluetooth:
4.1.1 Origen e historia:
El nombre Bluetooth tiene sus orígenes en Harald Blåtand (en
Inglés Harald I Bluetooth), quien fue
ley de Dinamarca, entre los años 940 y el 985. El nombre “Blåtand” fue
probablemente tomado de dos viejas palabras danesas: 'blå', que significa “piel
oscura” y 'tan' que significa “gran hombre”. Como buen Vikingo, Harald
consideraba honorable pelear por tesoros en tierras extranjeras. En 1960 llegó
a la cima de su poder, gobernando sobre Dinamarca y Noruega.
Así como el antiguo Harlad unificó Dinamarca y Noruega, los
creadores de Bluetooth esperan que ésta tecnología unifique los mundos de los
dispositivos informáticos y de telecomunicaciones. Es así que en 1998 las
compañías Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba e Intel formaron un “Grupo de Interés
Especial” (SIG = Special Interest Group) para desarrollar una tecnología de
conectividad inalámbrica entre dispositivos móviles de uso personal, que
utilizara la banda no licenciada de frecuencias (ISM). Actualmente, más de
2.500 compañías se han afiliado al grupo Bluetooth.
4.1.2 Tecnología Bluetooth:
Bluetooth es un sistema de comunicación de corto alcance,
diseñado para reemplazar los cables que conectan equipos portables entre sí o
con equipos fijos.
Las principales características de éste tecnología
inalámbrica se centra en su robustez y su bajo consumo de potencia.
Un sistema Bluetooth consiste en un receptor y emisor de RF,
un sistema de “banda base” y un conjunto de protocolos.
La capa física de Bluetooth, es un sistema de Radio
Frecuencia que opera en la banda ISM de 2.4 GHz. Utiliza técnicas de modulación
basadas en FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), de manera similar a IEEE
802.11.
Se transmite 1 Mega símbolo por segundo (1 Ms/s), soportando
velocidades binarias de 1 Mb/s (“Basic Rate”), o con EDR (“Enhanced Data
Rate”), 2 o 3 Mb/s.
Los dispositivos Bluetooth cercanos, forman una “piconet”,
dentro de la cual, uno de los dispositivos cumple el rol de “Maestro”, mientras
que los demás asumen el rol de “Esclavos”.
Solo hasta 8 dispositivos activos pueden formar una piconet. Más de 8 dispositivos pueden estar dentro de la piconet, pero no en estado activo, sino “estacionados” (“parked”) o en stand-by.
Un mismo dispositivo puede formar parte de más de una
piconet, pero no puede ser Maestro en más de una a la vez. En este caso, el
dispositivo que pertenece a más de una piconet podrá eventualmente, enrutar
paquetes entre ambas piconets. La unión de varas piconets interconectadas se
denomina “scatternet”.
La siguiente figura
ilustra una posible distribución de 20 dispositivos en una scatternet, formada
por 3 piconets, dónde dos de las dispositivos son maestros de una piconet y
esclavos de otra.
En este ejemplo, se forman 3 piconets P1, P2 y P3. El nodo
designado como A es Maestro de la piconet P1. A esta piconet se le asignan
otros 7 nodos Esclavos. 2 de estos nodos esclavos, se designan, a su vez, como
Maestros de los piconets P2 y P3 respectivamente, dónde se distribuyen como
Esclavos los 12 nodos restantes (6 a la piconet P2 y 6 a la piconet P3).
Esta configuración permite tener un máximo de 2 saltos desde
cualquier nodo al nodo A. Por otra parte, se requiere un máximo de 4 saltos
para llegar de cualquier nodo a cualquier otro (dándose este máximo cuando se
quiere llegar de nodos Esclavos de P2 a nodos Esclavos de P3)
4.1.3 Consumo y Alcance en Bluetooth:
Dado que los dispositivos que utilizan esta tecnología
(PDAs, hand helds, teléfonos celulares, etc) son generalmente alimentados con
baterías de corta autonomía, las aspectos relacionados al consumo deben tenerse
muy en cuenta.
Es generalmente admitido que los módems Bluetooth consumen
menos potencia que los de IEEE 802.11. En las páginas del sitio de Bluetooth se
menciona que ésta tecnología utiliza la quinta parte de la potencia que la
tecnología Wi-Fi.
4.2 IEEE 802.15:
El grupo de trabajo IEEE 802.15 ha desarrollado un estándar
de WPAN basado en las especificaciones existentes de Bluetooth. El estándar
IEEE 802.15.1 fue publicado en junio de 2002 y revisado en mayo de 2005. Este
estándar es una adaptación de la versión 1.1 de Bluetooth en lo referente a la
capa física (PHY) y a la capa de enlace (MAC), incluyendo L2CAP y LMP.
La siguiente figura, tomada de la recomendación IEEE 802.15,
ilustra la correspondencia entre las capas del modelo ISO – OSI, frente a las
de IEEE 802 y IEEE 802.15.1
4.3 Coexistencia IEEE 802.15/Bluetooth y IEEE 802.11:
Una de las principales preocupaciones de la IEEE es la
coexistencia de Bluetooth con IEEE 802.11b, ya que ambos utilizan la misma
porción del espectro, y tienen mecanismos de transmisión similares.
Bluetooth utiliza técnicas FHSS de 1.600 saltos por segundo
a 1 Mb/s, ocupando todo el ancho de banda disponible en la banda ISM de 2.4
GHz. IEEE 802.11b utiliza FHSS de 2.5 saltos por segundo para velocidades bajas
y DSSS y CCK para velocidades mayores, lo que lleva a que los problemas de
interferencia y coexistencia.
La recomendación IEEE 802.15.2 estable prácticas para
facilitar la coexistencia de estas dos tecnologías. Estas prácticas se dividen
en dos categorías de mecanismos de coexistencia:
·
Colaborativos: Cuando puede existir intercambio
de información entre las dos redes inalámbricas (por ejemplo, cuando el mismo
equipo es 802.15.1 y 802.11b). Dentro de esta categoría se establecen los
siguientes mecanismos de coexistencia:
- Acceso al medio inalámbrico alternado (Alternating wireless medium access)
- Arbitraje de tráfico de paquetes (Packet traffic arbitration)
- Supresión de interferencia determinística (Deterministic interference supression)
- No colaborativos: Cuando no es posible intercambiar información entre las redes inalámbricas
- Supresión de interferencia adaptativa (Adaptive interference supression).
- Selección de paquete adaptativo (Adaptive packet selection)
- Agendamiento de paquetes para enlaces ACL (Packet scheduling for ACL links)
- Agendamiento de paquetes para enlaces SCO (Packet scheduling for SCO links)
- Saltos de frecuencia adaptativos (Adaptive frequency-hopping)
Las técnicas colaborativas son las más efectivas, pero solo
pueden realizarse dentro de un mismo dispositivo que tenga ambas tecnologías.
En este caso, se pueden combinar las técnicas AWMA (Alternating wireless medium
access) y PTA (Packet traffic arbitration), como se muestra en la siguiente
figura:
