REDES DOMÉSTICAS CON IEEE 802.15.4:
UN ESTÁNDAR EN DESARROLLO PARA BAJA TASA
REDES DE ÁREA PERSONAL INALÁMBRICAS.

Resumen. Aquí se describe las principales caracteristicas y aplicaciones del estandar de redes inalámbricas de entorno doméstico IEEE 802.15.4

Introducción.- Anteriormente se han realizado varios intentos de establecer comunicaciones de red en el hogar, basandos en estándares como HomePNA, Homeplug Powerline Alliance, CEA R-7, HomeRF y Echonet.

Red Cableada

Comprende elementos como: Líneas telefónicas (analógicas, digitales básicas y similares a DSL), los módems de cable y los portadores de líneas eléctricas son los principales impulsores.

Red inalámbrica

Motiva su uso debido a su bajo costo y su intercambio de información se realiza con un bajo esfuerzo de instalación.

Es posible usarla en automatizaciones de hogar. Permiten el manejo de protocolos que consumen mucha energía y usan grandes cantidades de recursos computacionales. Se puede mencionar que una de sus falencias es la de tener que cambiar la batería de los dispositivos inalámbricos, como ejemplo un sensor de temperatura empleado en la automatización del hogar.

Aplicaciones.

control y monitoreo industrial

seguridad pública, incluida la detección y la determinación de la ubicación en los sitios de desastre

detección de automóviles, como el control de la presión de los neumáticos

insignias y etiquetas inteligentes

agricultura de precisión, como la detección de humedad del suelo

Modulación

Modulación

Conclusiones

Con la estandarización de MAC y PHY casi completa, el enfoque ahora está en las capas de protocolo superiores y los perfiles de aplicación.

El desarrollo de esta solución inalámbrica dentro de la organización de estándares tiene la ventaja de reunir varias vistas para definir una mejor solución.

La norma está dirigida al mercado residencial e industrial.

El objetivo principal de este esfuerzo ha sido abordar las aplicaciones que podrían beneficiarse de la conectividad inalámbrica y habilitar otras nuevas que no pueden utilizar tecnologías inalámbricas

La capa de red

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Es compatible con múltiples topologías, entre ellas, la topología de estrella y de pares.

IEEE 802.15.4

abarca redes hasta DDL, conserva los servicios de un red cableada pero es mas compleja en su implementación debido a que están configuradas para un ahorro de energía.

Capa de enlace de Datos DLL

MAC, varía con la capa física; MAC tiene 26 primitivas. En comparación con 802.15.1 (Bluetooth ™), que tiene alrededor de 131 primitivas y 32 eventos, el 802.15.4 MAC

LLC, estandarizada en 802.2; 802.3; 802.11; 802.15.1

Formato general de Marco MAC

MAC flexible para adaptarse a las necesidades de diferentes aplicaciones y topologías de red, MAC (MPDU) está compuesta por el encabezado MAC (MHR), la unidad de datos del servicio MAC (MSDU) y el pie de página MAC (MFR).

Estructura SUPERFRAME

Estructura SUPERFRAME

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Se basa en la contención; pero, el coordinador de PAN puede asignar intervalos de tiempo a un solo dispositivo que requiera un ancho de banda dedicado o transmisiones de baja latencia. 

Otras características de MAC, en una red habilitada sin balizas, si un dispositivo desea transmitir, primero se verifica que el destino no esté transmitiendo y si lo hace espera un tiempo aleatorio.

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En una red habilitada con balizas con supertramas, se utiliza un mecanismo de acceso múltiple de detección de portadora ranurada con evitación de colisiones (CSMA-CA). En redes sin balizas, se utiliza CSMA-CA sin ranuras o estándar. 

Capa Física: PHY de 2.4 GHz especifica el funcionamiento en la banda industrial, científica y médica (ISM) de 2.4 GHz, que tiene una disponibilidad casi mundial, PHY de 868/915 MHz especifica el funcionamiento en la banda de 868 MHz en Europa y la banda de ISM de 915 MHz en el Estados Unidos.

Canalización: contiene 27 canales: El PHY de 2.4 GHz admite 16 canales entre 2.4 y 2.4835 GHz con amplio espacio de canales (5 MHz) para facilitar los requisitos de filtro de transmisión y recepción, El PHY de 868/915 MHz admite un solo canal entre 868.0 y 868.6 MHz, y 10 canales entre 902.0 y 928.0 MHz. Debido al soporte regional para estas dos bandas, es poco probable que una sola red utilice los 11 canales.

Sensibilidad y Rango: sensibilidades del receptor de –85 dBm para el PHY de 2.4 GHz y –92 dBm para el PHY de 868/915 MHz.

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La norma específica que cada dispositivo debe ser capaz de transmitir al menos 1 mW, pero dependiendo de las necesidades de la aplicación.

Interferencias de otros servcios

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En 2.4 GHz deben aceptar la interferencia causada por otros servicios que operan en la banda. Esto es compatible con las aplicaciones IEEE 802.15.4, que tienen requisitos de calidad de servicio (QoS) relativamente bajos, no requieren comunicación isócrona y se puede esperar que realicen varios reintentos en ocasiones para completar las transmisiones de paquetes.