REDES DOMÉSTICAS CON IEEE 802.15.4: UN ESTÁNDAR EN DESARROLLO PARA REDES DE ÁREA PERSONAL INALÁMBRICAS DE BAJA VELOCIDAD
LA ESTRUCTURA DEL SUPERMARCO
el IEEE 802.15.4 LR-WPAN
supertrama, un coordinador de red dedicado
transmite balizas de supertrama en intervalos predeterminados
15 ms o tan largos como 245 s
Un dispositivo puede transmitir en cualquier momento durante una ranura,
todos los dispositivos deben completar sus transacciones
contención
duración de la superestructura
Estos tiempos asignados Las franjas horarias se denominan franjas horarias garantizadas (GTS)
El acceso al canal en las franjas horarias se basa en la contención
El comienzo del período libre de contención y la duración de la superestructura son comunicados a los dispositivos de red conectados por el coordinador PAN en su baliza
OTRAS CARACTERÍSTICAS DEL MAC
función importante del MAC
es confirmar la recepción correcta
La recepción y validación con éxito de una trama de datos o de un comando del MAC se confirma con un acuse de recibo
El campo de control de trama
indica si se espera un acuse de recibo o no.
validación exitosa de la trama recibida
Las tramas de baliza enviadas por un coordinador PAN y las tramas de acuse de recibo nunca son reconocido
la norma IEEE 802.15.4
listas de control de acceso
seguridad de clave simétrica
empleando AES-128.
Dependiendo de la configuración de la red
LRWPAN puede utilizar
una red habilitada con baliza con supertramas
En redes sin balizas se utiliza CSMA-CA
CSMA-CA no ranurado o estándar
Cuando un dispositivo desea transmitir en una red no habilitada para balizas
primero comprueba si otro dispositivo está transmitiendo actualmente en el mismo canal
En una red habilitada para balizas, cualquier dispositivo que desee transmitir durante el período de acceso de contención espera el comienzo de la siguiente franja horaria
. LA CAPA FÍSICA
dan como resultado una implementación de IC digital de bajo costo,
ambas comparten la misma estructura básica de paquetes para una operación de bajo consumo de ciclo de trabajo
PHY de 2.4 GHz proporciona una tasa de transmisión de 250 kb/s,
PHY de 868/915 MHz ofrece tasas de 20 kb/s y 40 kb/s para sus dos bandas
MULTIBANDA, MULTITARIFA
dos opciones de PHY que se combinan con el MAC
PHY se basan en métodos de espectro de dispersión de secuencia directa (DSSS)
El 2.4GHz PHY
especifica la operación en la banda industrial
868/915 MHz PHY
especifica la operación en la banda de 868 MHz en Europa y en la banda
estándares de IEEE 802
LA CAPA DE RED
porciones de la capa de enlace de datos (DLL)
consideran los problemas y obstáculos que rodean a la capa de red.
las redes cableadas tradicionales, la capa de red es responsable de la construcción y mantenimiento de la topología
incorporan las tareas necesarias de direccionamiento, enrutamiento y seguridad
Capas de red construidas en la norma se espera que sean autoorganizados y auto mantenidos, para minimizar el costo total al usuario consumidor
EL NIVEL DE ENLACE DE DATOS
El servicio de gestión de MAC tiene 26 primitivas. En comparación con 802.15.1 (Bluetooth), que tiene unas 131 primitivas y 32 eventos, el MAC 802.15.4 es de muy baja complejidad,
La LLC está estandarizada en 802.2 y es común entre los estándares 802
El proyecto IEEE 802 divide la DLL en dos subcapas
subcapa MAC
la subcapa de control de enlace lógico (LLC).
El MAC IEEE 802.15.4 proporciona servicios a un LLC de tipo I IEEE 802.2 a través de la subcapa de convergencia específica de servicios (SSCS),
características del MAC IEEE 802.15.4
asociación y disociación, la entrega de tramas reconocidas
EL FORMATO DE MARCO GENERAL DE MAC
La trama MAC se denomina unidad de datos de protocolo MAC (MPDU)
La transacción se considera satisfactoria sólo cuando la trama de confirmación contiene el mismo número de secuencia que la trama transmitida previamente.
MAC se mantiene muy flexible para acomodar las necesidades de las diferentes aplicaciones y topologías de red
El formato general de una trama MAC
encabezamiento MAC (MHR)
unidad de datos de servicio MAC (MSDU)
pie de página MAC (MFR).
APLICACIONES
detección automotriz, como el monitoreo de la presión de los neumáticos;
placas y etiquetas inteligentes
agricultura de precisión, como la detección de la humedad del suelo
pesticidas, herbicidas
y niveles de pH
El IEEE 802.15.4 está diseñado para ser útil en una amplia variedad de aplicaciones,
control y monitoreo industrial
seguridad pública
detección y determinación de la ubicación en sitios de desastre
Dentro de la casa, uno puede considerar varios posibles sectores de mercado
ratones inalámbricos, teclados, joysticks, de gama baja PDAs y juegos; electrónica de consumo, incluyendo radios, televisiones, VCRs, CDs, DVD, mandos a distancia,
Periféricos de PC
INTRODUCCIÓN
Ha habido varios intentos de conectar en red el entorno doméstico a través de soluciones patentadas y mediante estándares como HomePNA, la Homeplug Powerline Alliance, CEA R-7, HomeRF y Echonet
Los enfoques para lograr este objetivo pueden clasificarse fácilmente en dos grupos: redes alámbricas e inalámbricas.
En el ámbito del cableado, las líneas telefónicas (analógicas, digitales básicas y de tipo DSL), los módems de cable y las compañías de líneas eléctricas son los principales impulsores.
Cada uno ofrece varias ventajas y desventajas que dependen de la capacidad del ancho de banda, la instalación, el mantenimiento y el costo
Una motivación clave para el uso de la tecnología inalámbrica es la reducción del costo de instalación,
no se necesita un nuevo cableado
Las redes inalámbricas transmiten el intercambio de información con un mínimo esfuerzo de instalación
satisfacción de la necesidad de una conectividad compartida de alta velocidad.
ZigBee, una derivación de HomeRF, y el Grupo de Trabajo 15 del IEEE 802, combinaron sus esfuerzos para abordar la necesidad de una red inalámbrica de bajo consumo y bajo coste
RESUMEN
borrador de la norma IEEE 802.15.4
sus aplicaciones de redes domésticas
características del estándar
la flexibilidad de la red
el bajo costo
bajo consumo de energía
el estándar es adecuado para muchas aplicaciones en el hogar
Este artículo presenta:
requieren comunicaciones de baja velocidad de datos en una red autoorganizada ad hoc.
CANALIZACIÓN
Se dispone de veintisiete canales de frecuencia en las tres bandas
Debido al soporte regional de estas dos bandas, es poco probable que una sola red utilice los 11 canales.
El PHY de 868/915 MHz
soporta un solo canal entre 868.0 y 868.6 MHz
. La PHY de 2,4 GHz
soporta 16 canales entre 2,4 y 2,4835 GHz con un amplio espaciamiento de canales (5 MHz)
MODULACIÓN
La PHY de 868/915 MHz utiliza un enfoque DSSS
está representado por una secuencia de longitud máxima de 15 chips (secuencia m).
datos binarios se codifican multiplicando cada secuencia m por +1 o -1,