El entorno wireless es una opción de red, a veces apropiada y otras veces necesaria. Realmente la mayoría de las redes sin cables constan de componentes wireless que se comunican con una red que utiliza cableado, es una red de componentes mezclados llamada red híbrida.
Las redes sin hilos están llamando la atención porque los componentes sin hilos pueden:
ofrecer conexiones temporales a una red cableada existentes
ayudar a proporcionar respaldo a una red existente
ofrecer algún grado de portabilidad
extender las redes mas allá de los limites de las conexiones físicas
1 Bluetooth
Bluetooth es una especificación industrial para redes inalámbricas de área personal (WPAN) que posibilita la transmisión de voz y de datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia segura y globalmente libre (2.4 GHz.). Los principales objetivos que se pretende conseguir con esta norma son:
facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos
eliminar cables y conectares entre estos.
ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre nuestros equipos personales.
1.1 usos y aplicaciones
Bluetooth se denomina al protocolo de comunicaciones diseñado especialmente para dispositivos de bajo consumo, con una cobertura baja y basados en transceptores de bajo coste. Gracias a este protocolo, los dispositivos que lo implementan pueden comunicarse entre ellos cuando se encuentran dentro de su alcance. Las comunicaciones se realizan por radiofrecuencia de forma que los dispositivos no tienen por que estar alineados, pueden incluso estar en habitaciones separadas si la potencia de transmisión lo permite.
la clasificación de los dispositivos de Bluetooth como “Clase 1”, “Clase 2” o “Clase 3” es únicamente una referencia de la potencia de transmisión del dispositivo, siendo totalmente compatibles los dispositivos de una clase con los de la otra.
Cabe mencionar que en la mayoría de los casos, la cobertura efectiva de un dispositivo de clase 2 se extiende cuando se conecta a un transceptor de clase 1. Esto es así gracias a la mayor sensibilidad y potencia de transmisión del dispositivo de clase 1. Es decir, la mayor potencia de transmisión del dispositivo de clase 1 permite que la señal llegue con energía suficiente hasta la de clase 2. Por otra parte la mayor sensibilidad del dispositivo de clase 1 permite recibir la señal del otro pese a ser mas débil.
1.2 especificación y características
En 1994, Ericsson inicio un estudio para investigar la viabilidad de una nueva interfaz de bajo costo y consumo para la interconexión vía radio (eliminando así cables) entre dispositivos como teléfonos móviles y otros accesorios. El estudio partía de un largo proyecto que investigaba unos multicomunicadores conectados a una red celular, hasta que llego a un enlace de radio de corto alcance, llamado MC link. Conforme este proyecto avanzaba su fue haciendo claro que este tipo de enlace podía ser utilizado ampliamente en un gran numero de aplicaciones, ya que se basa principalmente en un chip de radio.
La versión 1.2 probé una solución inalámbrica complementaria para co-existir Bluetooth y Wi-Fi en el espectro de los 2.4Ghz sin interferencia entre ellos. La versión 1.2 usa la técnica “Adaptative Frecuency Hopping (AFH)”, que ejecuta una transmisión mas eficiente y un cifrado mas seguro. Esta versión ofrece una calidad de voz (Voice Quality Enhanced Voice Processing) con menor ruido ambiental y provee una más rápida configuración de la comunicación con los otros dispositivos bluetooth dentro del rango de alcance.
La versión 2.0 creada para ser una especificación separada, principalmente incorpora la técnica “Enhanced Data Rate” (EDR) que le permite mejorar las velocidades de transmisión en hasta 3Mbps a la vez que intenta solucionar algunos errores de la especificación 1.2.
La versión 2.1 simplifica los pasos para crear la conexión entre dispositivos, además el consumo de potencia es 5 veces menor.
2 IrDA
(Infrared Data Association) define un estándar físico en la forma de transmisión y recepción de datos por rayos infrarrojo. IrDA se crea en 1993 entre HP, IBM, SHARP y otros. Esta tecnología esta basada en rayos luminosos que se mueven en el espectro infra. Los estándares IrDA soportan una amplia gama de dispositivos eléctricos, informáticos y de comunicaciones, permite la comunicación bidireccional entre dos extremos a velocidades que oscilan entre los 9,600bps y los 4Mbps. esta tecnología se encuentra en muchos ordenadores portátiles, y en un creciente número de teléfonos celulares, sobre todo en los fabricantes lideres como Nokia y Ericsson.
El FIR (Fast Infrared) se encuentra en estudio, con velocidades teóricas de hasta 16Mbps.
2.1 Características
adaptación compatible con futuros estándares
cono de ángulo estrecho de 30°
Opera en una distancia de 0 a 1 metro
conexión universal sin cables
comunicación punto a punto
soporta un amplio conjunto de plataformas de hardware y software
3 ZigBee
ZigBee es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radios digitales de bajo consumo, basada en el estándar IEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (wireless personal área network, WPAN). Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y máxima vida útil de sus baterías
En principio, el ámbito donde se prevé que esta tecnología cobre mas fuerza es en domotica debido a sus diversas características que lo diferencian de otras tecnologías:
su bajo consumo
su topología de red en malla
su fácil integración (se pueden fabricar nodos con muy poca electrónica)
Zigbee utiliza la banda ISM para usos industriales, científicos y médicos; en concreto, 868MHz
En Europa, 915 en Estados Unidos y 2.4Ghz en todo el mundo. Sin embargo, a la hora de diseñar dispositivos, las empresas optaran prácticamente siempre por la banda de 2.4Ghz, por ser libre en todo el mundo. El desarrollo de la tecnología se centra en la sencillez y bajo coste más que otras redes inalámbricas semejantes de la familia WPAN, como por ejemplo Bluetooth. El nodo ZigBee mas completo requiere en teoría cerca del 10% del hardware de un nodo Bluetooth o Wi-Fi típico; esta cifra baja al 2% para los nodos más sencillos. No obstante, el tamaño del código en si es bastante mayor y se acerca al 50% del tamaño del de bluetooth.
La primera versión de la pila suele denominarse ahora ZigBee 2004. La segunda versión y actual a junio de 2006 se denomina ZigBee 2006, y reemplaza la estructura MSG/KVP con una librería de clusters, dejando obsoleta a la anterior versión. ZigBee Alliance ha comenzado a trabajar en la versión 2007 de la pila para adecuarse a la última versión de su especificación, en concreto centrándose en optimizar funcionalidades de nivel de red. También se incluyen algunos perfiles de aplicación nuevos, como lectura automática, automatización de edificios comerciales y automatización de hogares en base al principio de uso de la librería de clusters.
3.1 Tipos de dispositivos
Se definen tres tipos distintos de dispositivos ZigBee según su papel en la red:
coordinador Zigbee (ZC): el tipo de dispositivo más completo. debe existir uno por red. sus funciones son las de encargarse de controlar la red y los caminos que deben seguir los dispositivos para conectarse entre ellos.
Router ZigBee (ZR): interconecta dispositivos separados en la topología de la red, además de ofrecer un nivel de aplicación para la ejecución de código de usuario.
Dispositivo final (ZED): Posee la funcionalidad necesaria para comunicarse con su nodo padre (el Coordinador o un router), pero no puede transmitir información destinada a otros dispositivos. de esta forma este tipo de nodo puede estar dormido la mayor parte del tiempo, aumentando la vida media de sus baterías un ZED tiene requerimientos mínimos de memoria y es por tanto significativamente mas barato.
3.2 Funcionalidad
Basándose en su funcionalidad, puede plantearse una segunda clasificación:
Dispositivo de funcionalidad completa (FFD): también conocido como nodo activo. es capaz de recibir mensajes en formato 802.15.4. gracias a la memoria adicional y a la capacidad de computar, puede funcionar como coordinador o router ZigBee o puede ser usado dispositivos de red que actúen de interfase con los usuarios.
dispositivo de funcionalidad reducida (RFD): también conocido como nodo pasivo. Tiene capacidad y funcionalidad limitadas con el objetivo de conseguir un bajo coste y una gran simplicidad. básicamente, son los sensores/actuadores de la red.
3.3 Topologías de Red
ZigBee permite tres topologías de red:
topología en estrella: el coordinador se sitúa en el centro
topología en árbol: el coordinador será la raíz del árbol
topología en malla: al menos uno de los nodos tendrá mas de dos conexiones
La topología en malla es la más interesante, esta permite que si en un momento dado, un nodo del camino falla y se cae, pueda seguir la comunicación entre todos los demás nodos abiertos debido a que se rehacen todos los caminos. La gestión de los caminos es tarea del coordinador.
4 Wi-Fi
Wi-Fi es un sistema de envío de datos sobre redes computacionales que utiliza ondas de radio en lugar de cables. Es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la WECA: Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que adopta, prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares 802.11.
4.1 Historia
Nokia y Symbol Technologies, crearon en 1999 una asociación conocida como WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance). Esta asociación paso a denominarse Wi-Fi Alliance en 2003. El objetivo de la misma fue crear una marca que permitiese fomentar más fácilmente la tecnología inalámbrica y asegurar la compatibilidad de equipos.
De esta forma en abril de 2000 WECA certifica la interoperabilidad de equipos según la norma IEEE 802.11b bajo la marca Wi-Fi. Esto quiere decir que el usuario tiene la garantía de que todos los equipos que tengan el sello Wi-Fi pueden trabajar juntos sin problemas, independientemente del fabricante de cada uno de ellos. En el año 2002 la asociación WECA estaba formada ya casi por 150 miembros.
La norma IEEE 802.11 fue diseñada para sustituir a las capas físicas y MAC de la norma 803.3 (Ethernet). Esto quiere decir que en lo único que se diferencia una red Wi-Fi de una red Ethernet es en como acceden a la red, el resto es idéntico.
4.2 Estándares existentes
Existen diferentes tipos de Wi-Fi basado cada uno de ellos en un estándar IEEE 802.11 aprobado son los siguientes:
los estándares IEEE 802.11b e IEEE 802.11g disfrutan de una aceptación internacional debido a que la banda de 2.4 GHz esta disponible casi universalmente, con una velocidad de hasta 11Mbps y 54Mbps, respectivamente.
en la actualidad ya se maneja también el estándar IEEE 802.11a, conocido como WiFi 5, que opera en la banda de 5Ghz y que disfruta de una operatividad con canales relativamente limpios. la banda de 5Ghz ha sido recientemente habilitada y, además no existen otras tecnologías que la estén utilizando.
un primer borrador del estándar IEEE 802.11n que trabaja a 2.4Ghz a una velocidad de 108Mbps, sin embargo, el estándar IEEE 802.11g es capaz de alcanzar ya transferencias a 108Mbps, gracias a diversas técnicas de aceleramiento. actualmente existen ciertos dispositivos que permiten utilizar esta tecnología, sin embargo, no se sabe si serán compatibles ya que el estándar no esta completamente revisado y aprobado.
4.3 Ventajas y Desventajas
una de las desventajas que tiene el sistema Wi-Fi es la perdida de la velocidad en comparación a una conexión con cables, debido a las interferencias y perdidas de señal que el ambiente acarrea
la desventaja fundamental de estas redes existe en el campo de la seguridad. existen algunos programas capaces de capturar paquetes, trabajando con su tarjeta Wi-Fi en modo promiscuo, deforma que pueden calcular la contraseña de la red y de esta forma acceder a ellas.
los dispositivos Wi-Fi ofrecen gran comodidad en relación a la movilidad que ofrece esta tecnología
hay que señalar que esta tecnología no es compatible con otros tipos de conexiones sin cables como Bluetooth, GPRS, UMTS, etc.
5 GSM
El Sistema Global para las Comunicaciones Móviles (GSM) es un sistema estándar para comunicación utilizando teléfonos móviles que incorporan tecnología digital. por ser digital cualquier cliente de GSM puede conectarse a través de su teléfono con su ordenador y puede hacer, enviar y recibir mensajes por e-mail, faxes, navegar por Internet, acceso seguro a la red de una compañía (LAN/intranet), así como utilizar otras funciones digitales de transmisión de datos, incluyendo el Servicio de Mensajes Cortos (SMS).
5.1 Canales lógicos GSM
Para establecer y mantener las comunicaciones entre las terminales móviles y las estaciones bases (BS) de la red, GSM utiliza un sistema TDMA para cada una de las frecuencias de que dispone. La comunicación en una determinada frecuencia se realiza a través de tramas temporales de 4.615 ms, divididas en 8 slots cada una. En esos slot se alojan los canales lógicos GSM, que agrupan la información a transmitir entre la estación base y el móvil de la siguiente manera:
canales de trafico
canales de control
canales de difusión celular
6 GPRS
General Packet Radio Service, es un servicio de datos móvil orientado a paquetes. Esta disponible para los usuarios del sistema GSM, así como para los teléfonos móviles que incluyen el sistema IS-136. Permite velocidades de transferencia de 54 a 114Kbps.
GPRS se puede utilizar para servicios tales como Wireless Aplication Protocol (WAP), servicios de mensajes cortos (SMS), servicio de mensajería multimedia (MMS), Internet y para los servicios de comunicación, como correo electrónico y la WWW. La transferencia de datos de GPRS se cobra por megabyte dar capacidad, mientras que la comunicación de datos a través de conmutación de circuitos tradicionales se factura por minuto de tiempo de conexión, independiente de si el usuario utiliza la capacidad o esta en un estado de inactividad.
6.1 Tecnología utilizada
El acceso al canal utilizado en GPRS se basa en divisiones de frecuencia sobre un dúplex y TDMA. Durante la conexión, a cada usuario se le asigna en par de canales de frecuencia, uno para subida y otro de bajada.
6.2 Servicios ofrecidos
La tecnología GPRS mejora y actualiza a GSM con los servicios siguientes:
Servicio de mensajes multimedia
Mensajería Instantánea
Aplicaciones en red para dispositivos a través del protocolo WAP
servicios de mensajes cortos (SMS)
posibilidad de utilizar el dispositivo como módem USB
