Home Networking with IEEE 802.15.4: A Developing Standard for Low-Rate Wireless Personal Area Networks

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INTERFERENCIA DE OTROS SERVICIOS

Los dispositivos IEEE 802.15.4 pueden estar durmiendo hasta el 99.9 por ciento del tiempo que están operando, y emplean transmisiones de espectro de baja potencia, deben estar entre los mejores de la zona en la banda de 2.4 GHz.

Los dispositivos que operan en la banda de 2.4 GHz deben aceptar la interferencia causada por otros servicios que operan en la banda.

MODULACION

Los datos binarios se agrupan en símbolos de 4 bits, y cada símbolo especifica una de las 16 secuencias de pseudo ruido (PN) casi ortogonales de 32 chips para la transmisión.

Los datos binarios se codifican multiplicando cada secuencia m por +1 o –1, y la secuencia de chips resultante se modula en el portador utilizando el cambio de fase binario (BPSK).

El PHY de 868/915 MHz utiliza un enfoque DSS simple en el que cada bit transmitido está representado por una secuencia de longitud máxima de 15 chips (secuencia m).

CANALIZACION

Veintisiete canales de frecuencia están disponibles a través de las tres bandas. 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.

OTRAS CARACTERISTICAS DE MAC

Una función importante del MAC es confirmar la recepción exitosa de una trama recibida. La recepción y validación exitosas de un marco de comando de datos o MAC se confirma con un acuse de recibo.

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.

FORMATO DE MARCO MAC GENERAL

La trama MAC se denomina unidad de datos del protocolo MAC (MPDU) y está compuesta por el encabezado MAC (MHR), la unidad de datos del servicio MAC (MSDU) y el pie de página MAC (MFR).

CAPA DE ENLACE

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

El IEEE 802.15.4 MAC proporciona servicios a una LLC IEEE 802.2 tipo I a través de la subcapa de convergencia específica del servicio (SSCS), o una LLC propietaria puede acceder a los servicios MAC directamente sin pasar por el SSCS.

En el 2000, dos grupos de estándares, ZigBee, un spin off de HomeRF, y el Grupo de Trabajo IEEE 802 15, combinaron esfuerzos para abordar la necesidad de redes inalámbricas de bajo consumo de energía y bajo costo en los entornos residenciales e industriales.

SENSIBILIDAD Y RANGO

El estándar especifica que cada dispositivo debe ser capaz de transmitir al menos 1 mW, pero dependiendo de las necesidades de la aplicación, la potencia de transmisión real puede ser mayor o menor (dentro de los límites reglamentarios).

IEEE 802.15.4 actualmente especifica las sensibilidades del receptor de –85 dBm para la PHY de 2.4 GHz y - 92 dBm para la PHY de 868/915 MHz.

ESTRUCTURA DEL PAQUETE

Las duraciones máximas de los paquetes son de 4,25 ms para la banda de 2,4 GHz, 26,6 ms para la banda de 915 MHz y 53,2 ms para la banda de 868 MHz.

Dentro del encabezado PHY, 7 bits son Se utiliza para especificar la longitud de la carga útil (en bytes).

Cada paquete, o unidad PHY protocoldata (PPDU), contiene un encabezado de sincronización (preámbulo más inicio del delimitador de paquetes), un encabezado PHY para indicar la longitud del paquete y la carga útil, o unidad de datos del servicio PHY (PSDU)

MULTIBANDA, MULTIRATE

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

El PHY de 2,4 GHz proporciona una velocidad de transmisión de 250 kb / s, mientras que el PHY de 868 / 915MHz ofrece velocidades de 20 kb / sy 40 kb / s para sus dos bandas, respectivamente.

PHY se basan en métodos de espectro de propagación de secuencia directa (DSSS) que dan como resultado una implementación digital de IC de bajo costo, y ambos comparten la misma estructura de paquete básico para una operación de baja potencia con un ciclo de trabajo de baja potencia.

LA ESTRUCTURA DEL SUPERFRAME

El coordinador de PAN comunica a los dispositivos de red conectados el inicio del período sin disputa y la duración de la supertrama

Para lograr estas bajas latencias, el IEEE 802.15.4 LR-WPAN puede funcionar en un modo de supertrama opcional

CAPA DE RED

La topología es una elección de diseño de aplicación; 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 gran área de las redes de igual a igual.

La capa de red es responsable de la construcción y el mantenimiento de la topología, así como de los servicios de nombres y enlaces, que incorporan las tareas necesarias de direccionamiento, enrutamiento y seguridad

APLICACIONES

Se espera que la velocidad de datos máxima requerida para estas aplicaciones varíe de 115.2 kb / s para algunos periféricos de PC a menos de 10 kb / s para algunas aplicaciones de automatización del hogar y electrónica de consumo. De manera similar, se espera que la latencia de mensajes máxima aceptable varíe de aproximadamente 15 ms para los periféricos de PC a 100 ms o más para aplicaciones de automatización del hogar.

IEEE 802.15.4 está diseñado para ser útil en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo control y monitoreo industrial; seguridad pública, incluida la detección y la determinación de la ubicación en los sitios de desastre; detección de automóviles

Las principales características de la norma son la flexibilidad de la red, el bajo costo y el bajo consumo de energía