Espectro Disperso Para reducir la interferencia en la banda de 2,4 GHz las emisiones de más de 1 mW se han de hacer en espectro disperso Has dos formas de hacer una emisión de espectro disperso: Frecuency Hopping (salto de frecuencia). El emisor va cambiando continuamente de canal. El receptor ha de seguirlo. Direct Sequence (secuencia directa). El emisor emplea un canal muy ancho. La potencia de emisión es similar al caso anterior, pero al repartirse en una banda mucho mas ancha la señal es de baja intensidad (poca potencia por Hz).
Frequency Hopping vs Direct Sequence Frequency Hopping Direct Sequence Frecuencia 2,4 GHz 2,4835 GHz C. 9 C. 20 C. 45 C. 78 C. 58 C. 73 Frecuencia 2,4 GHz 2,4835 GHz Canal 1 Canal 7 Canal 13 El emisor cambia de canal continuamente (unas 50 veces por segundo) Cuando el canal coincide con la interferencia la señal no se recibe; la trama se retransmite en el siguiente salto Interferencia Interferencia El canal es muy ancho; la señal contiene mucha información redundante Aunque haya interferencia el receptor puede extraer los datos de la señal 1 MHz 22 MHz Tiempo Tiempo 20 ms
Frequency Hopping vs Direct Sequence
Frequency Hopping Direct Sequence Potencia (mW/Hz) Frecuencia (MHz) Potencia (mW/Hz) Frecuencia (MHz) 1 MHz 22 MHz Señal concentrada, gran intensidad Elevada relación S/R Área bajo la curva: 100 mW Señal dispersa, baja intensidad Reducida relación S/R Área bajo la curva: 100 mW Frequency Hopping vs Direct Sequence 100 5
Canales DSSS a 2,4 GHz
Reparto de canales DSSS a 2,4GHz Europa (canales 1 a 13) EEUU y Canadá (canales 1 a 11) Japón (canal 14) Canal ? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2,4000 GHz 2,4835 GHz 1 7 6 5 4 3 2 8 9 10 11 12 13 14 1 7 13 1 6 11 22 MHz
Canales DSSS simultáneos Si se quiere utilizar más de un canal en una misma zona hay que elegir frecuencias que no se solapen. El máximo es de tres canales: EEUU y Canadá: canales 1, 6 y 11 Europa: canales 1, 7 y 13 Japón: solo se puede utilizar el canal 14 Francia y España tenían hasta hace poco normativas más restrictivas en frecuencias, que no permitían más que un canal no solapado Con diferentes canales se pueden constituyen LANs inalámbricas independientes en una misma zona
Banda de 5 GHz (802.11a) Para 802.11a el IEEE ha elegido la banda de 5 GHz, que permite canales de mayor ancho de banda Un equipo 802.11a no puede interoperar con uno 802.11b. La parte de radio es completamente diferente En EEUU la FCC ya ha asignado esta banda para 802.11a En Europa esta banda se asignó hace tiempo a HIPERLAN/2, WLAN de alta velocidad estandarizada por ETSI (European Telecommunications Standards Institute) poco utilizada en la práctica. La aprobación de 802.11a en Europa está pendiente de realizar modificaciones que le permitan coexistir con HIPERLAN/2
Interferencias Externas: Bluetooth interfiere con FHSS (usan la misma banda). No interfiere con DSSS. Los hornos de microondas (funcionan a 2,4 GHz) interfieren con FHSSTambién hay reportadas interferencias entre hornos de microondas y 802.11 FHSS(misma banda). A DSSS no le afectan. Otros dispositivos que funciona en 2,4 GHz (teléfonos inalámbricos, mandos a distancia de puertas de garage, etc.) tienen una potencia demasiado baja para interferir con las WLANs En los sistemas por infrarrojos la luz solar puede afectar la transmisión Internas (de la propia señal): Debidas a multitrayectoria (rebotes)
Se produce interferencia debido a la diferencia de tiempo entre la señal que llega directamente y la que llega reflejada por diversos obstáculos. La señal puede llegar a anularse por completo si el retraso de la onda reflejada coincide con media longitud de onda. En estos casos un leve movimiento de la antena resuelve el problema. En estos casos FHSS que va mejor que DSSS. Pero hoy en día esto se resuelve con dobles antenas (antenas diversidad) Interferencia debida a la multitrayectoria
Antenas diversidad El equipo (normalmente un punto de acceso) tiene dos antenas. El proceso es el siguiente: El equipo recibe la señal por las dos antenas y compara, eligiendo la que le da mejor calidad de señal. El proceso se realiza de forma independiente para cada trama recibida, utilizando el preámbulo (128 bits en DSSS) para hacer la medida Para emitir a esa estación se usa la antena que dió mejor señal en recepción la última vez Si la emisión falla (no se recibe el ACK) cambia a la otra antena y reintenta Las dos antenas cubren la misma zona Al resolver el problema de la interferencia multitrayectoria de DSSS el uso de FHSS ha caído en desuso
Red ‘ad hoc’ o BSS (Basic Service Set) PC de sobremesa PC portátil PC portátil PC portátil Las tramas se transmiten directamente de emisor a receptor (Gp:) Para que los portátiles puedan salir a Internet este PC puede actuar de router
(Gp:) Internet (Gp:) 147.156.1.15/24
147.156.2.1/24 147.156.2.2/24 147.156.2.3/24 147.156.2.4/24 Tarjeta PCI Tarjeta PCMCIA
Protocolo MAC de 802.11 El protocolo MAC utiliza una variante de Ethernet llamada CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Colision Avoidance) No puede usarse CSMA/CD porque el emisor de radio una vez empieza a transmitir no puede detectar si hay otras emisiones en marcha (no puede distinguir otras emisiones de la suya propia)
Protocolo CSMA/CA Cuando una estación quiere enviar una trama escucha primero para ver si alguien está transmitiendo. Si el canal está libre la estación transmite Si está ocupado se espera a que el emisor termine y reciba su ACK, después se espera un tiempo aleatorio y transmite. El tiempo en espera se mide por intervalos de duración constante Al terminar espera a que el receptor le envíe una confirmación (ACK). Si esta no se produce dentro de un tiempo prefijado considera que se ha producido una colisión, en cuyo caso repite el proceso desde el principio
Algoritmo de retroceso de CSMA/CA Emisor (A) Receptor (B) Segundo emisor (C) DIFS (50ms) Trama de Datos ACK DIFS SIFS (10ms) Trama de Datos Tiempo de retención (Carrier Sense) Tiempo aleatorio DIFS: DCF (Distributed Coordination Function) Inter Frame Space SIFS: Short Inter Frame Space
Espaciado entre tramas en 802.11
Colisiones Pueden producirse porque dos estaciones a la espera elijan el mismo número de intervalos (mismo tiempo aleatorio) para transmitir después de la emisión en curso. En ese caso reintentan ampliando exponencialmente el rango de intervalos y vuelven a elegir. Es similar a Ethernet salvo que las estaciones no detectan la colisión, infieren que se ha producido cuando no reciben el ACK esperado También se produce una colisión cuando dos estaciones deciden transmitir a la vez, o casi a la vez. Pero este riesgo es mínimo. Para una distancia entre estaciones de 70m el tiempo que tarda en llegar la señal es de 0,23 ?s
Fragmentación En el nivel MAC de 802.11 se prevé la posibilidad de que el emisor fragmente una trama para enviarla en trozos más pequeños Por cada fragmento se devuelve un ACK por lo que en caso necesario es retransmitido por separado. Si el emisor ve que las tramas no están llegando bien puede decidir fragmentar las tramas grandes para que tengan mas probabilidad de llegar al receptor La fragmentación permite enviar datos en entornos con mucho ruido, aun a costa de aumentar el overhead Todas las estaciones están obligadas a soportar la fragmentación en recepción, pero no en transmisión
Envío de una trama fragmentada La separación entre ‘Frag n’ y ACK es de 10 ms (SIFS). De esta forma las demás estaciones (C y D) no pueden interrumpir el envío.
El problema de la estación oculta A B C 1: A quiere transmitir una trama a B. Detecta el medio libre y transmite 2: Mientras A está transmitiendo C quiere enviar una trama a B. Detecta el medio libre (pues no capta la emisión de A) y transmite (Gp:) Alcance de B
3. Se produce una colisión en la intersección por lo que B no recibe ninguna de las dos tramas 3 70 m 70 m (Gp:) Tr. (Gp:) 1
(Gp:) Tr. (Gp:) 2
(Gp:) Alcance de A
(Gp:) Alcance de C
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