TIPOS DE TRANSMICION INFRARROJA
La comunicación utilizando infrarrojo se utiliza para enlaces de corto alcance. La tecnología de este tipo cuyo uso se encuentra más difundido, con 40 millones de nuevos dispositivos al año, es IrDA. Sin embargo, también existen tecnologías para el establecimiento LANs con radiación infrarroja en línea de visión utilizando múltiples estaciones base ubicadas en los techos de las habitaciones u oficinas.
Por otro lado, las transmisiones infrarrojas presentan la ventaja, frente a las de radio, de no transmitir a frecuencias bajas, donde el espectro está más limitado, no teniendo que restringir, por tanto, su ancho de banda a las frecuencias libres.
Las estaciones infrarrojas pueden usar tres tipos de métodos para ello: punto a punto, casi-difuso y difuso.
EN EL MODO PUNTO A PUNTO, el tipo de emisión por parte del transmisor se hace de forma direccional. Por ello, las estaciones deben verse directamente, para poder dirigir el haz de luz directamente de una hacia la otra. Por este motivo, este es el tipo de red inalámbrica más limitado, pues a todos los inconvenientes de las comunicaciones infrarrojas hay que unir el hecho de tener que colocar las estaciones enfrentadas. Este método se suele usar en redes inalámbricas Token Ring, donde el anillo está formado por una unión de enlaces punto a punto entre las distintas estaciones, conformando cada uno de los segmentos.
EN EL MODO CASI-DIFUSO, el tipo de emisión es radial; esto es, la emisión se produce en todas direcciones, al contrario que en el modo punto a punto. Para conseguir esto, lo que se hace es transmitir hacia distintas superficies reflectantes, las cuales redirigirán el haz de luz hacia la/s estación/es receptora/s. De esta forma, se rompe la limitación impuesta en el modo punto a punto de la direccionalidad del enlace. En función de cómo sea esta superficie reflectante, podemos distinguir dos tipos de reflexión: pasiva y activa. En la reflexión pasiva, la superficie reflectante simplemente refleja la señal, debido a las cualidades reflexivas del material. En la reflexión activa, por el contrario, el medio reflectante no sólo refleja la señal, sino que además la amplifica. En este caso, el medio reflectante se conoce como satélite. Destacar que, mientras la reflexión pasiva es más flexible y barata, requiere de una mayor potencia de emisión por parte de las estaciones, debido al hecho de no contar con etapa repetidora.
EL MODO DE EMISIÓN DIFUSO se diferencia del casi-difuso en que debe ser capaz de abarcar, mediante múltiples reflexiones, todo el recinto en el cual se encuentran las estaciones. Obviamente, esto requiere una potencia de emisión mayor que los dos modos anteriores, puesto que el número de rebotes incide directamente en el camino recorrido por la señal y las pérdidas aumentan.
Según el caso que comentábamos antes de las empresas que utilizaban enlaces de un edificio a otro mediante antenas en las ventanas, podemos observar que, obviamente, este enlace será punto a punto, mientras que en las redes interiores lo más lógico es realizar enlaces difusos.
QUE ES UNA WLAN INFRARROJA DIFUSA
Una red local infrarroja difusa es aquella en la cual todos los transmisores de la red local emiten radiación infrarroja hacia una superficie especial que debe cumplir con las características de un reflector Lamberciano ( Lambertian reflector ), es decir, un reflector opaco capaz de reflejar la luz uniformemente en todas las direcciones del cuarto. Esta técnica permite que la luz sea captada por todos los receptores de la red local logrando así la comunicación entre equipos.
Configuración multipunto con difusión. T = Transmisor, R= Receptor[IEEET, 2000]
Usos
Si se quisiera tener una red local que se encuentre dentro de un ambiente cubierto, sin cables y de alta tasa de transmisión, la tecnología infrarroja difusa es la indicada. Además los usuarios no necesitan alinear sus equipos para establecer comunicación, es económica y no afecta la anatomía humana. Este tipo de red se encuentra contemplada entre los estándares de la IEEE para redes locales inalámbricas (WLAN), mejor conocido como 802.11.
Problemas y soluciones
Para la transmisión de datos por medio de redes ópticas inalámbricas (OWC), como es la tecnología infrarrojo en difusión, se debe tener en cuenta una serie de problemas causados por el reflejo de la luz en las superficies aledañas al transmisor y receptor. Entre los inconvenientes principales se encuentran dos: El primero es el reflejo de la luz transmitida en las superficies vecinas causando que los receptores detecten varias copias de los mismos datos. El segundo es el ruido añadido por la luz natural y artificial que se tiene en el espacio donde se ubica la red.
Varias soluciones se han dado para este par de problemas. Entre las soluciones dadas se tiene una muy innovadora que consiste en la combinación de inteligencia artificial con un método para extracción de parámetros en una señal llamado wavelet.
Transmisión infrarroja difusa
Para sistemas con difusión se suele colocar en el techo de la oficina un nodo central llamado punto de acceso hacia el que se dirigen los dispositivos para enviar y recibir información. Al ser por difusión, la gran cantidad de rebotes de la señal en los objetos hace que la interferencia limite la velocidad de transmisión.
En la capa física, un LED emite luz y un fotodiodo recibe los pulsos de luz y los convierte en señales eléctricas que pasan a la UART del ordenador (también utilizada por los módems) y luego sigue el proceso como si entrara la señal por medio del módem. La transmisión es de punto a punto en semi-dúplex. Los pulsos representan el cero lógico, y su ausencia, el uno lógico.
En la capa de enlace, una de las estaciones es maestra y la otra esclava. El enlace es dirigido siempre por la maestra a una o más esclavas. Las capas superiores son específicas para infrarrojos.
Características:
Transmisión infrarroja difusa- Máximo de 10 metros entre equipos- Sólo en edificios- El acceso básico con 5 Mbps- El acceso avanzado con 10 Mbps- Rango de longitudes de onda de 850 a 950 nm
DIFUCION DIRECTA
La técnica conocida como espectro ensanchado por secuencia directa (o DSSS) consiste en transmitir para cada bit enviado una secuencia de Barker de bits (a veces llamado ruido pseudo aleatorio o PN). En esta operación, cada bit establecido en 1 es reemplazado por una secuencia de bit y cada secuencia de bit establecida en 0 es reemplazada por su complemento.
La capa física del estándar 802.11 define una secuencia de 11 bits (10110111000) para representar el 1 y para codificar el 0 usa su complemento (01001000111). Cada bit que se codifica con esta secuencia se denomina chip o código de chip. Esta técnica (llamada chipping por "chip") modula cada bit que tenga la secuencia de Barker.
A través del chipping se envía información redundante y esto permite verificar errores e incluso corregirlos durante las transmisiones.
En el estándar 802.11, la banda de frecuencia 2.400-2.4835 GHz (83.5 MHz de ancho) se ha dividido en 14 canales distintos de 5 MHz cada uno. Sólo los primeros 11 se pueden usar en Estados unidos y Canadá. En el Reino Unido se pueden usar los canales del 1 al 13 solamente.
Sin embargo, para una correcta transmisión de 11 Mbps se debe transmitir en una banda de 22 MHz porque, de acuerdo al teorema de Shannon, la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la señal para que se digitalice. Algunos canales se superponen con canales cercanos. Es por ello que generalmente se utilizan canales aislados (1, 6 y 11) que están a 25 MHz de distancia.
Por lo tanto, cuando dos puntos de acceso que usan los mismos canales tienen áreas de transmisión que se superponen, las distorsiones de señal pueden afectar las transmisiones. Para evitar cualquiera de estas interferencias, se recomienda distribuir los puntos de acceso y seleccionar canales de forma tal que dos puntos de acceso que usen el mismo canal nunca estén cerca.
El estándar 802.11a utiliza las bandas de frecuencia de 5.15 a 5.35 Ghz y de 5.725 a 5.825 Ghz, lo que le permite definir 8 canales diferentes de 20 MHz de ancho cada uno, una banda lo suficientemente ancha como para evitar que los canales interfieran unos con otros.
Saltos de frecuencia
La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia o FHSS consiste en dividir la frecuencia de banda ancha en al menos 75 canales distintos (con "saltos" de 1 MHz de distancia entre sí) y después transmitirla a través de una combinación de canales que todas las estaciones en la célula conocen. En el estándar 802.11 la banda de frecuencia de 2.4 a 2.4835 GHz acepta 79 canales discretos de 1 MHz. La transmisión se lleva a cabo de un canal hacia otro y sólo se usa cada canal durante un período de tiempo corto (aproximadamente 400 milésimas de segundo), lo que permite que una señal más fácil de reconocer se transmita en un determinado momento y en una determinada frecuencia.
- La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia se desarrolló originalmente para uso militar con el fin de prevenir que se escuchen las transmisiones radiales. La estación que no sabe qué combinación de frecuencia usar no puede escuchar la señal porque le sería imposible determinar la frecuencia en la que la señal fue transmitida y encontrar después la nueva frecuencia dentro de un período de tiempo corto.
Actualmente, las redes locales que usan esta tecnología son estándar. Debido a que la secuencia de frecuencias que se utiliza es conocida universalmente, esta técnica ya no es una forma segura de transmitir datos. Sin embargo, FHSS todavía se utiliza en el estándar 802.11 para reducir la interferencia entre las distintas estaciones de una célula.
LINKS
http://www.mailxmail.com/curso-redes-comunicaciones/redes-campus-inalambricas-3-infrarrojo-radiofrecuencia-hiperlan-bluetooth-homerf
http://es.kioskea.net/contents/wifi/wifitech.php3
http://www.ldc.usb.ve/~figueira/cursos/redes2/EXPOSICIONES/OpticalWireless/los.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_infrarrojo
La comunicación utilizando infrarrojo se utiliza para enlaces de corto alcance. La tecnología de este tipo cuyo uso se encuentra más difundido, con 40 millones de nuevos dispositivos al año, es IrDA. Sin embargo, también existen tecnologías para el establecimiento LANs con radiación infrarroja en línea de visión utilizando múltiples estaciones base ubicadas en los techos de las habitaciones u oficinas.
Por otro lado, las transmisiones infrarrojas presentan la ventaja, frente a las de radio, de no transmitir a frecuencias bajas, donde el espectro está más limitado, no teniendo que restringir, por tanto, su ancho de banda a las frecuencias libres.
Las estaciones infrarrojas pueden usar tres tipos de métodos para ello: punto a punto, casi-difuso y difuso.
EN EL MODO PUNTO A PUNTO, el tipo de emisión por parte del transmisor se hace de forma direccional. Por ello, las estaciones deben verse directamente, para poder dirigir el haz de luz directamente de una hacia la otra. Por este motivo, este es el tipo de red inalámbrica más limitado, pues a todos los inconvenientes de las comunicaciones infrarrojas hay que unir el hecho de tener que colocar las estaciones enfrentadas. Este método se suele usar en redes inalámbricas Token Ring, donde el anillo está formado por una unión de enlaces punto a punto entre las distintas estaciones, conformando cada uno de los segmentos.
EN EL MODO CASI-DIFUSO, el tipo de emisión es radial; esto es, la emisión se produce en todas direcciones, al contrario que en el modo punto a punto. Para conseguir esto, lo que se hace es transmitir hacia distintas superficies reflectantes, las cuales redirigirán el haz de luz hacia la/s estación/es receptora/s. De esta forma, se rompe la limitación impuesta en el modo punto a punto de la direccionalidad del enlace. En función de cómo sea esta superficie reflectante, podemos distinguir dos tipos de reflexión: pasiva y activa. En la reflexión pasiva, la superficie reflectante simplemente refleja la señal, debido a las cualidades reflexivas del material. En la reflexión activa, por el contrario, el medio reflectante no sólo refleja la señal, sino que además la amplifica. En este caso, el medio reflectante se conoce como satélite. Destacar que, mientras la reflexión pasiva es más flexible y barata, requiere de una mayor potencia de emisión por parte de las estaciones, debido al hecho de no contar con etapa repetidora.
EL MODO DE EMISIÓN DIFUSO se diferencia del casi-difuso en que debe ser capaz de abarcar, mediante múltiples reflexiones, todo el recinto en el cual se encuentran las estaciones. Obviamente, esto requiere una potencia de emisión mayor que los dos modos anteriores, puesto que el número de rebotes incide directamente en el camino recorrido por la señal y las pérdidas aumentan.
Según el caso que comentábamos antes de las empresas que utilizaban enlaces de un edificio a otro mediante antenas en las ventanas, podemos observar que, obviamente, este enlace será punto a punto, mientras que en las redes interiores lo más lógico es realizar enlaces difusos.
QUE ES UNA WLAN INFRARROJA DIFUSA
Una red local infrarroja difusa es aquella en la cual todos los transmisores de la red local emiten radiación infrarroja hacia una superficie especial que debe cumplir con las características de un reflector Lamberciano ( Lambertian reflector ), es decir, un reflector opaco capaz de reflejar la luz uniformemente en todas las direcciones del cuarto. Esta técnica permite que la luz sea captada por todos los receptores de la red local logrando así la comunicación entre equipos.
Configuración multipunto con difusión. T = Transmisor, R= Receptor[IEEET, 2000]
Usos
Si se quisiera tener una red local que se encuentre dentro de un ambiente cubierto, sin cables y de alta tasa de transmisión, la tecnología infrarroja difusa es la indicada. Además los usuarios no necesitan alinear sus equipos para establecer comunicación, es económica y no afecta la anatomía humana. Este tipo de red se encuentra contemplada entre los estándares de la IEEE para redes locales inalámbricas (WLAN), mejor conocido como 802.11.
Problemas y soluciones
Para la transmisión de datos por medio de redes ópticas inalámbricas (OWC), como es la tecnología infrarrojo en difusión, se debe tener en cuenta una serie de problemas causados por el reflejo de la luz en las superficies aledañas al transmisor y receptor. Entre los inconvenientes principales se encuentran dos: El primero es el reflejo de la luz transmitida en las superficies vecinas causando que los receptores detecten varias copias de los mismos datos. El segundo es el ruido añadido por la luz natural y artificial que se tiene en el espacio donde se ubica la red.
Varias soluciones se han dado para este par de problemas. Entre las soluciones dadas se tiene una muy innovadora que consiste en la combinación de inteligencia artificial con un método para extracción de parámetros en una señal llamado wavelet.
Transmisión infrarroja difusa
Para sistemas con difusión se suele colocar en el techo de la oficina un nodo central llamado punto de acceso hacia el que se dirigen los dispositivos para enviar y recibir información. Al ser por difusión, la gran cantidad de rebotes de la señal en los objetos hace que la interferencia limite la velocidad de transmisión.
En la capa física, un LED emite luz y un fotodiodo recibe los pulsos de luz y los convierte en señales eléctricas que pasan a la UART del ordenador (también utilizada por los módems) y luego sigue el proceso como si entrara la señal por medio del módem. La transmisión es de punto a punto en semi-dúplex. Los pulsos representan el cero lógico, y su ausencia, el uno lógico.
En la capa de enlace, una de las estaciones es maestra y la otra esclava. El enlace es dirigido siempre por la maestra a una o más esclavas. Las capas superiores son específicas para infrarrojos.
Características:
Transmisión infrarroja difusa- Máximo de 10 metros entre equipos- Sólo en edificios- El acceso básico con 5 Mbps- El acceso avanzado con 10 Mbps- Rango de longitudes de onda de 850 a 950 nm
DIFUCION DIRECTA
La técnica conocida como espectro ensanchado por secuencia directa (o DSSS) consiste en transmitir para cada bit enviado una secuencia de Barker de bits (a veces llamado ruido pseudo aleatorio o PN). En esta operación, cada bit establecido en 1 es reemplazado por una secuencia de bit y cada secuencia de bit establecida en 0 es reemplazada por su complemento.
La capa física del estándar 802.11 define una secuencia de 11 bits (10110111000) para representar el 1 y para codificar el 0 usa su complemento (01001000111). Cada bit que se codifica con esta secuencia se denomina chip o código de chip. Esta técnica (llamada chipping por "chip") modula cada bit que tenga la secuencia de Barker.
A través del chipping se envía información redundante y esto permite verificar errores e incluso corregirlos durante las transmisiones.
En el estándar 802.11, la banda de frecuencia 2.400-2.4835 GHz (83.5 MHz de ancho) se ha dividido en 14 canales distintos de 5 MHz cada uno. Sólo los primeros 11 se pueden usar en Estados unidos y Canadá. En el Reino Unido se pueden usar los canales del 1 al 13 solamente.
Sin embargo, para una correcta transmisión de 11 Mbps se debe transmitir en una banda de 22 MHz porque, de acuerdo al teorema de Shannon, la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la señal para que se digitalice. Algunos canales se superponen con canales cercanos. Es por ello que generalmente se utilizan canales aislados (1, 6 y 11) que están a 25 MHz de distancia.
Por lo tanto, cuando dos puntos de acceso que usan los mismos canales tienen áreas de transmisión que se superponen, las distorsiones de señal pueden afectar las transmisiones. Para evitar cualquiera de estas interferencias, se recomienda distribuir los puntos de acceso y seleccionar canales de forma tal que dos puntos de acceso que usen el mismo canal nunca estén cerca.
El estándar 802.11a utiliza las bandas de frecuencia de 5.15 a 5.35 Ghz y de 5.725 a 5.825 Ghz, lo que le permite definir 8 canales diferentes de 20 MHz de ancho cada uno, una banda lo suficientemente ancha como para evitar que los canales interfieran unos con otros.
Saltos de frecuencia
La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia o FHSS consiste en dividir la frecuencia de banda ancha en al menos 75 canales distintos (con "saltos" de 1 MHz de distancia entre sí) y después transmitirla a través de una combinación de canales que todas las estaciones en la célula conocen. En el estándar 802.11 la banda de frecuencia de 2.4 a 2.4835 GHz acepta 79 canales discretos de 1 MHz. La transmisión se lleva a cabo de un canal hacia otro y sólo se usa cada canal durante un período de tiempo corto (aproximadamente 400 milésimas de segundo), lo que permite que una señal más fácil de reconocer se transmita en un determinado momento y en una determinada frecuencia.
- La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia se desarrolló originalmente para uso militar con el fin de prevenir que se escuchen las transmisiones radiales. La estación que no sabe qué combinación de frecuencia usar no puede escuchar la señal porque le sería imposible determinar la frecuencia en la que la señal fue transmitida y encontrar después la nueva frecuencia dentro de un período de tiempo corto.
Actualmente, las redes locales que usan esta tecnología son estándar. Debido a que la secuencia de frecuencias que se utiliza es conocida universalmente, esta técnica ya no es una forma segura de transmitir datos. Sin embargo, FHSS todavía se utiliza en el estándar 802.11 para reducir la interferencia entre las distintas estaciones de una célula.
LINKS
http://www.mailxmail.com/curso-redes-comunicaciones/redes-campus-inalambricas-3-infrarrojo-radiofrecuencia-hiperlan-bluetooth-homerf
http://es.kioskea.net/contents/wifi/wifitech.php3
http://www.ldc.usb.ve/~figueira/cursos/redes2/EXPOSICIONES/OpticalWireless/los.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_infrarrojo
