Institución Universitaria de Envigado Facultad de Ingenierías Ingeniería Electrónica

1. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN Institución Universitaria de Envigado Facultad de Ingenierías Ingeniería Electrónica Docente: José Jaime Cárdenas Tamayo

2. Encuentro 14vo día • Tecnologías Inalámbricas: • + Introducción • + Objetivo • + Conceptos generales redes inalámbricas • Introducción a: • + Bluetooth • + Wifi • +Wimax

3. Introduccion La tecnología inalámbrica se ha convertido en la más progresiva y dinámica área de las Telecomunicaciones e interconexión de redes. El rápido crecimiento del uso de la telefonía móvil, los servicios satelitales y ahora, el internet inalámbrico, y las WLAN, están generando grandes cambios en las telecomunicaciones e interconexión de redes.

4. Objetivo general Ofrecer una conceptualización general de la teoría básica de las comunicaciones inalámbricas, haciendo énfasis en la aplicabilidad de estos sistemas en la implementación de redes empresariales o corporativas, que permitan el manejo de los componentes fundamentales de la información: voz, datos y video.

7. Tecnologías inalámbricas WAN (Wide Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) LAN (Local Area Network) PAN (Personal Area Network)

8. 902–928 MHz 26 MHz 2.4–2.4835 GHz 83.5 MHz IEEE 802.11b 5 GHz IEEE 802.11a HyperLAN HyperLAN2 Bandas de frecuencia sin licenciamiento - ISM Radio de onda corta Radiodifusión FM WLAN infrarojas Radiodifusión AM Televisión Celular 840 MHz Audio NPCS 1.9 GHz Extremada mente baja Muy baja Muy alta Ultra alta Super alta Luz visible Ultra- violeta Rayos X Baja Media Alta Infrarojo

9. Spread Spectrum • La portadora es una señal de banda ancha pseudo-aleatoria. • El ancho de banda de la portadora es mucho más amplio que el ancho de banda de los datos de interés. • La expansión del espectro se realiza mediante el uso de un código, el cual es necesario también en el receptor para recuperar la señal original.

10. Spread Spectrum Introducción • Mayor ancho de banda de transmisión, con densidad espectral más baja y mayor rechazo a interferencias que operan en la misma banda. • Capacidad anti-bloqueo por utilizar una portadora imprevisible. • Los pares transmisor-receptor con portadoras aleatorias independienes pueden operar en el mismo ancho de banda con mínima interferencia cocanal.

11. Spread Spectrum Características • Capacidades criptográficas debido a que la portadora es aleatoria para los observadores no deseados. • Capacidad de compartir el espectro con sistemas de banda angosta convencionales. • Mayor confiabilidad en medios ruidosos y ante la presencia de desvanecimientos selectivos.

12. Técnica spread spectrum Codificador de canal Modulador CANAL Demodulador Decodificador de canal Datos de entrada Datos de salida Codigo de Difusión Código de difusión Generador de Pseuso-ruido Generador de Pseudo-ruido MODELO GENERAL DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN SPREAD SPECTRUM

13. POTENCIA Frecuencia sin usar Frecuencia sin usar 1 Sec TIEMPO 1 Mw 100 Mw 100 Mw 1 Ms Mhz Mhz Mhz 22 2.402 GHz FRECUENCIA 2.483 GHz Spread Spectrum FrequencyHoppingDirectSequence POTENCIA 1 Sec 1 Mw 1 Ms MHz 2.402 GHz FRECUENCIA 2.483 GHz

14. Spread spectrum Frequency Hopping Señal difundidaseñales aleatorias saltando de f. en f. intervalos fijos. Rx, detecta mensaje saltando de f. en f. en sincronización con Tx. Otros Rxescuchan sonidos ininteligibles. 5 2 3 6 1 7 4 Energía Frecuencia f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f 1 2 3 4 5 6 7 Tiempo EJEMPLO DE “FREQUENCY HOPPING”

15. Spread spectrum Frequency Hopping 9 8 7 6 Tiempo 5 4 • Tiene 79 canales de 1MHz cada uno • Se producen cambios de frecuencia al menos cada 0.4 segundos • Se requiere sincronización de los saltos 3 2 1 2.400 GHz 2.483 GHz Frecuencia

16. Spread spectrum Direct Sequence • Utiliza una secuencia pseudo-aleatoria digital o código con una velocidad de transmisión muy superior a la velocidad de la señal de información. Se transmite como una secuencia pseudo-aleatoria de datos codificados que produce un espectro semejante al ruido.

17. Spread spectrum Direct Sequence • Cada bit señal original múltiples bits en señal Tx (código difusión) • Código Difusión señal a través banda de frecuencia en proporción directa al número de bits usados Señal SS Demodulador BPSK Modulador BPSK Datos Binarios Datos Binarios X x Sd(t) Sd(t) S(t) C(t) C(t) DE-DIFUSOR DS DIFUSOR DS Fuente de bit Pseudo-ruido Fuente de bit Pseudo-ruido a) Transmisor b) Receptor SISTEMA DSSS

18. Canal 10 5 4 9 3 8 2 7 1 11 6 2400 2437 2483 Frecuencia [MHz] Spread spectrum Direct Sequence (Canales 802.11) • Tiene 11 canales estacionarios de 22 MHz • Rata de datos de hasta 11Mbps • 3 canales sin solapamiento • Hasta 3 Access Points pueden estar en la misma área

19. Spread spectrum Direct Sequence (Modulación) • Cada bit se convierte en unacadena de bits (secuencia), transmitida en paralelo a través de unaampliagama de frecuencias • La mínimatasa de datosregidapor la FCC es 10 bits para1 y 2MB (BPSK/QPSK) y 8 bits para 11Mb (CCK). Si el datofuese: 1001 Cadena de bits es: 1=00110011011 0=11001100100 El dato a transmitirsería: 00110011011 11001100100 11001100100 00110011011 1 0 0 1

20. Blue = 11Mb Total Bandwidth=33Mb!!! Green = 11Mb Red = 11Mb Spread spectrum Direct Sequence (Escalabilidad)

21. Spread spectrum Comparación de Escalabilidad

23. Redes de área personal WPAN • Las WPANs son redes inalámbricas de corto alcance. Su uso tiene como objetivo crear conexiones inalámbricas entre dispositivos pequeños y portátiles

24. NORMAS La norma primordial que rige la comunicación inalámbrica bluetooth es la 802.15 de la IEEE que es la que rige para los sistemas de comunicaciones inalámbricas de corto alcance. La otra norma que rige las comunicaciones inalámbricas es la 805.11de la IEEE

25. ¿Quéesbluetooth? Bluetooth es un enlace de radio de corto alcance, bajo costo, baja complejidad y potencia, optimizado para el ahorro de energía; para ofrecer conectividad inalámbrica entre dispositivos móviles y puntos de acceso a redes alambradas e inalámbricas de área local o área extensa. Los dispositivos pueden trabajar en un área de 10 a 100 metros

26. Bluetooth Puede operar a una velocidad 1Mbps, pero lo más común es que se trabaje a 720Kbits/s en la banda ISM en la frecuencia de 2.4 GHz; soporta canales asíncronos para la transmisión de datos y síncronos para el envío de voz. Dichas facilidades permiten que un amplio rango de aplicaciones y de dispositivos trabajen en una WPAN. Tiene siete canales dedicados a la transmisión de datos y tres canales de voz a 64Kbps.

27. Bluetooth Está basado en tecnología Spread Spectrum (espectro esparcido), concretamente en FrequencyHopping (salto de frecuencia). Es decir FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum). Los canales de salto están separados 625s.

28. Bluetooth Aplicaciones

29. Bluetooth Topologías La topología utilizada para estos dispositivos es la estrella porque cuando se establece una comunicación entre dispositivos Bluetooth, uno de ellos es el maestro y los de demás dispositivos funcionan como esclavos.

30. Bluetooth Modos de conexión • Modo activo: dispositivos que se encuentran en forma sincronizada para enviar y recibir los paquetes de información • Modo Hold (espera):dispositivos que sirven de esclavos a los esclavos cuando no hay envió de información estos puedan transmitir la información sin mucho consumo de energía

31. Bluetooth Modos de conexión • Modo Park (aparcado): este permanece en la red leyendo lo que hay pero no participando del envió de datos • Modo Sniff: reduce la fuerza con la que escucha en la red de esta forma reduce su consumo. Todos estos trabajan para un sistema llamado picorred que es una red de dispositivos bluetooth y compatibles con estos

32. Bluetooth

33. WLAN Generalidades

34. Las LANs cableadas requieren que los usuarios estén en un lugar determinado y se mantengan ahí. Las WLAN son una extensión de las redes cableadas y son usadas para dar movilidad a los clientes de la red o para satisfacer las necesidades de acceso a los recursos en un entorno dinámico.

35. WLAN Distanciavsvelocidad 1 Mbps DSSS 2 Mbps DSSS 5.5 Mbps DSSS 11 Mbps DSSS

36. Channel 1 Channel 11 Channel 6 Channel 11 Channel 6 Channel 6 Channel 1 Channel 11 Channel 1 Channel 11 WLAN Channel Setup

37. 2 Mbps 2 Mbps 2 Mbps 2 Mbps 2 Mbps 5.5 Mbps 5.5 Mbps 5.5 Mbps 5.5 Mbps 5.5 Mbps 11 Mbps 11 Mbps 11 Mbps 11 Mbps 11 Mbps 11 Mbps 11 Mbps 11 Mbps 11 Mbps 11 Mbps 5.5 Mbps 5.5 Mbps 5.5 Mbps 5.5 Mbps 5.5 Mbps 2 Mbps 2 Mbps 2 Mbps 2 Mbps 2 Mbps WLAN Precaución al realizar un “Survey”

38. Dos implementaciones diferentes para WLAN WLAN

39. Wireless LAN (WLAN) como extensión de una red cableada Hub Hub Access Point Servidor Switch Internet Bridge de Grupo de trabajo WLAN

40. WLAN TopologíasTípicas Channel 1 Channel 6 LAN Backbone Access Point Access Point Wireless Clients Wireless Clients

41. Wireless “Cell” Wireless Clients Modem TopologíaPunto a punto WLAN TopologíasTípicas (ad hoc mode)

42. Building A Building B Optional Antenna Optional Antenna 0 to 25 miles (line of sight) Bridge Ethernet Configuración: Punto a Punto WLAN TopologíasTípicas

43. Configuración: Punto -Multipunto WLAN TopologíasTípicas Ethernet Building A Bridge Omni-directional Antenna Building B Building C Directional Antenna Directional Antenna

44. Access Point configuradocomo Bridge WLAN TopologíasTípicas Bridge PCI Card Work Group Bridge Bridge Hub

45. Configuración: Repetidor WLAN TopologíasTípicas Channel 1 LAN Backbone Channel 1 Access Point Access Point Wireless Clients

46. Configuración: Hot Standby WLAN TopologíasTípicas LAN Backbone Monitored AP Standby AP Wireless Clients

47. Rangos de cobertura típicos de un Access Point WLAN

48. WLAN Los estándares 802.11 • 802.11a: Banda de 5 GHz @ 54 Mbps • 802.11b: Banda de 2.4 GHz @ 11 Mbps • 802.11d: Multipleregulatorydomains • 802.11e: Quality of Service (QoS) • 802.11f: Inter-Access Point Protocol (IAPP) • 802.11g: Banda de 2.4 GHz @ 54 Mbps • 802.11h: DynamicFrequencySelection (DFS) y TransmitPower Control (TPC) • 802.11i: Seguridad • 802.11k: Medición

49. Es un sistema de transmisión de datos diseñado para proveer una red con acceso independiente de la ubicación entre los distintos equipos de cómputo usando las ondas de radio en lugar de la infraestructura de cable.