Comunicacion

Construcción de Robots a Bajo Costo
Comunicación
Introducción al Infrarrojo / Radio Frecuencia,
Emisor / Receptor Infrarrojo, Emisor /
Receptor RF, Redes inalámbricas, 802.11 y
802.11b.
Germán López y Santiago Margni
http://www.fing.edu.uy/~pgconrob
pgconrob@fing.edu.uy
Tutores
Ing. Gonzalo Tejera.
Ing. Carlos Martinez.
Universidad de la República Oriental del Uruguay

Comunicación Proyecto de Grado 2003 Página 2 de 23
Facultad de Ingeniería
Proyecto de Grado 2003
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Resumen
El documento integra la investigación del estado del arte del proyecto de grado:
Construcción de Robots a Bajo Costo.
Uno de los propósitos de la investigación es proporcionar una cobertura moderna e integral,
en el campo de las comunicaciones tanto infrarrojas (IR) como por radio frecuencia (RF). Es
presentada una comparación entre ambos medios detallando las ventajas y desventajas
junto con posibles formas de implementación, manteniendo las premisas de modularización
de la solución, utilización de materiales de bajo costo, disponibles en plaza y reutilizables.
La segunda parte del documento reseña las redes inalámbricas de área local como
aplicación de las tecnologías descriptas en los capítulos iniciales del documento.
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Tabla de Contenido
INTRODUCCIÓN .....................................................................................7
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO..................................................................7
COMUNICACIÓN INALÁMBRICA..............................................................9
INTRODUCCIÓN A LA COMUNICACIÓN INFRARROJA.............................................9
COMUNICACIÓN IR APLICADA LA ROBÓTICA MÓVIL....................................................9
INTRODUCCIÓN A LA COMUNICACIÓN POR RADIO FRECUENCIA.............................10
INFRARROJO VS. RADIO FRECUENCIA............................................................10
POSIBLES FORMAS DE IMPLEMENTACIÓN.........................................................11
CIRCUITO DE EJEMPLO DE COMUNICACIÓN VÍA INFRARROJO.......................................11
CIRCUITO DE EJEMPLO DE COMUNICACIÓN VÍA RADIO FRECUENCIA..............................12
REDES INALÁMBRICAS..........................................................................15
LA TECNOLOGÍA IEEE 802.11 Y 802.11B.....................................................15
MODOS DE OPERACIÓN .................................................................................15
LA CAPA FÍSICA DEL ESTÁNDAR 802.11 ............................................................18
CAPA DE ENLACE DE DATOS............................................................................18
ASOCIACIONES Y REASOCIACIONES CON AP’S.................................................19
TIPOS DE REDES INALÁMBRICAS...................................................................19
REDES INFRARROJAS.................................................................................20
MODOS DE COMUNICACIÓN POR INFRARROJOS......................................................20
BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS............................................................22
APÉNDICE A – GLOSARIO......................................................................23
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Índice de Figuras
FIGURA 1: EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Y SUS USOS PARA
COMUNICACIÓN......................................................................................8
FIGURA 2: MODULACIÓN DE UNA SEÑAL POR AMPLITUD........................9
FIGURA 3: RWS 434 Y TWS 434 DE REYNOLDS ELECTRONICS...............11
FIGURA 4: PROTOTIPO EMISOR / RECEPTOR INFRARROJO CON UN PIC
16F628.................................................................................................12
FIGURA 5: PROTOTIPO EMISOR / RECEPTOR POR RADIO FRECUENCIA.
.............................................................................................................13
FIGURA 6: PROTOTIPO E.R. POR RADIO FRECUENCIA CON UN
PIC16F877A..........................................................................................14
FIGURA 7: UNA RED EN MODO INFRAESTRUCTURA...............................17
FIGURA 8: UNA RED INALÁMBRICA EN MODO AD OC............................17
FIGURA 9: COMUNICACIÓN INFRARROJA PUNTO A PUNTO..................20
FIGURA 10: COMUNICACIÓN INFRARROJA EN MODO CUASI DIFUSO....21
FIGURA 11: COMUNICACIÓN INFRARROJA EN MODO DIFUSO...............21
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Introducción
Una vez que un sistema de comunicación aplicado a la Robótica entra en funcionamiento,
surge un nuevo mundo de posibilidades:
• Recepción de comandos a distancia desde una estación o servidor central.
• Adquisición de información remota obtenida a partir de sensores.
• Estrategias de colaboración entre varias unidades.
Un componente fundamental dentro de la Robótica Móvil es el grado de autonomía en
comunicación, entendiéndose ésta, como comunicación entre varios robots, entre robots y
un servidor central, entre robots y otros elementos del entorno o entre robots y los propios
humanos.
Para lograr un grado de autonomía en comunicación interesante, en donde varios o todos
los involucrados (nodos emisores / receptores) son móviles, es fácil concluir que el mejor
medio de transmisión es el inalámbrico en un sentido amplio, ya que éste permite agregar o
eliminar un nodo sin necesidad de conectarlo o desconectarlo físicamente del medio: el aire.
El Espectro Electromagnético
Cuando los electrones se mueven crean ondas electromagnéticas que se pueden propagar
en el espacio libre, aún en el vacío. La cantidad de oscilaciones por segundo de una onda
electromagnética es su frecuencia, f, y se mide en Hz (en honor a Heinrich Herz). La
distancia entre dos máximos o mínimos consecutivos se llama longitud de onda y se
designa con la letra griega λ.
Al conectarse una antena apropiada a un circuito eléctrico, las ondas electromagnéticas se
pueden difundir de manera eficiente y captarse por un receptor a cierta distancia. Toda la
comunicación inalámbrica se basa en este principio.
En el vacío todas las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad, sin importar su
frecuencia. Esta velocidad, usualmente llamada velocidad de la luz, c, es aproximadamente
3x108
m/seg.
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Figura 1: El espectro electromagnético y sus usos para comunicación.
En la figura 1 se muestra el espectro electromagnético. Las porciones de radio, microondas,
infrarrojo y luz visible del espectro pueden servir para transmitir información modulando la
amplitud, la frecuencia o la fase de las ondas. Las bandas que se listan en la parte inferior
de la figura son los nombres oficiales de la ITU. Los términos LF, MF y HF se refieren a las
frecuencias baja, media y alta, respectivamente. Las bandas más altas se denominan muy,
ultra, súper, extremadamente y tremendamente alta frecuencia (VHF, UHF, SHF, EHF, THF
respectivamente).
Existen varias tecnologías que nos van a permitir el establecimiento de comunicaciones
inalámbricas pero en este documento nos vamos a centrar en dos: las comunicaciones
mediante infrarrojos y las comunicaciones mediante radio frecuencia.
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Comunicación Inalámbrica
Introducción a la comunicación Infrarroja
Las ondas infrarrojas se usan mucho para la comunicación de corto alcance. Por ejemplo,
en los años 70, Hewlett-Packard desarrolló su calculadora HP-41 que utilizaba un transmisor
infrarrojo para enviar la información a una impresora térmica portátil.
La tecnología fue evolucionando hasta llegar a todos los controles remotos de los
televisores, grabadores de vídeo y estéreos. Estos controles son direccionales, baratos y
fáciles de construir, pero no tiene la capacidad de atravesar objetos sólidos.
El hecho de que las ondas infrarrojas no atraviesen los sólidos es una gran ventaja. Esto
indica que un sistema infrarrojo en un lugar cerrado no interferirá un sistema similar en
lugares adyacentes. Además la seguridad de estos sistemas contra espionaje es mejor que
la de los sistemas de radio.
Esta propiedad ha hecho del infrarrojo un candidato interesante para las LAN inalámbricas
en interiores.
Comunicación IR aplicada la robótica móvil
En los medios de comunicación infrarroja, se emplea la emisión infrarroja proveniente de
alguna fuente, por ejemplo un diodo emisor infrarrojo, la cual por medios electrónicos es
modulada, de una manera tal que permita viajar y ser recibida por un elemento sensible a
esta radiación y ser nuevamente convertida en una señal electrónica inteligible.
La modulación de la información se lleva acabo, haciendo oscilar alguno de los estados
lógicos (señales digitales 1 o 0), con una señal cuadrada de frecuencia tal que el filtro pasa
banda del receptor conozca la señal que le esta enviando el transmisor vía infrarroja. Ver
Figura 02.
Figura 2: Modulación de una señal por amplitud.
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Los parámetros a definir para lograr comunicar datos a través de éste método son los
siguientes:
• Un protocolo de comunicación, por ejemplo RS-232.
• Seleccionar un método para representar las diferentes señales lógicas, por
ejemplo ASK (código de modulación por amplitud).
• Una velocidad de transmisión que permita la respuesta de los componentes del
módulo receptor, por ejemplo 1200 bps.
• La frecuencia de la señal portadora, la cual esta directamente relacionada con la
velocidad de transmisión, por ejemplo 40 kHz.
En el diseño de una comunicación infrarroja, es conveniente comenzar por la recepción, ya
que, por un lado, es sumamente sencilla de conectar a un microcontrolador y, por otro, es la
que nos va a obligar a diseñar y ajustar los circuitos que necesitamos en la parte de la
emisión.
Actualmente, en el mundo existe una gran variedad de receptores infrarrojos, cuyas
diferencias radican principalmente en alcance.
Es importante destacar que las ideas que aquí se presentan también pueden utilizarse para
la construcción de sensores de detección de obstáculos sin más que cambiar la disposición
y colocación de los elementos emisor y receptor.
Introducción a la comunicación por radio frecuencia
Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden viajar distancias largas y penetrar
edificios sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la comunicación, tanto de
interiores como de exteriores. Las ondas de radio también son omnidireccionales, ósea
viajan en todas las direcciones desde la fuente, por lo cual el transmisor y el receptor no
tienen que alinearse físicamente.
Las propiedades de las ondas de radio dependen de la frecuencia. A bajas frecuencias, las
ondas de radio cruzan bien los obstáculos, pero la potencia se reduce drásticamente con la
distancia a la fuente. A frecuencias altas, las ondas de radio tienden a viajar en línea recta y
a rebotar en los obstáculos. También son absorbidas por la lluvia. Todas las ondas de radio
están sujetas a interferencia por los motores y equipos eléctricos.
Infrarrojo vs. Radio Frecuencia
• Las transmisiones de radio frecuencia tienen una desventaja: que los países están
tratando de ponerse de acuerdo en cuanto a las bandas que cada uno puede utilizar. La
transmisión Infrarroja no tiene este inconveniente por lo tanto es actualmente una
alternativa para las Redes Inalámbricas.
• El sistema infrarrojo no necesita de licencia del gobierno para operar en contraste con
los sistemas de radio.
• La comunicación con infrarrojo no se puede usar en exteriores porque el sol brilla con
igual intensidad en el infrarrojo como en el espectro visible.
• La comunicación con infrarrojo tiende a tener menor alcance que la comunicación por
radio frecuencia.
• Las transmisiones de radio frecuencia son omnidireccionales mientras que las
transmisiones infrarrojas mejoran su alcance y calidad si se encuentran alineados el
transmisor y el receptor.
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Posibles formas de implementación
Como ya fue expuesto en el presente documento, la comunicación vía infrarroja se basa
principalmente en generar una portadora, es decir una onda cuadrada de una frecuencia por
ejemplo a 38 KHz.
Para implementar la comunicación, se proponen tres formas distintas de generar la
portadora:
• Utilizando instrucciones del microcontrolador PIC.
• Utilizando un CMOS timer NE555P.
• Utilizando el módulo PWM (Pulse Width Modulation) de un microcontrolador PIC.
En cuanto a la comunicación vía radio frecuencia, luego de una larga búsqueda de
componentes y posibles soluciones, se encontraron una pareja emisor – receptor (TWS 434
y RWS 434 de Reynolds Electronics) que trabaja en el entorno de los 315 Mhz. En la hoja
de datos de los componentes, se recomienda el uso de los mismos junto con un par
codificador – decodificador con la idea de facilitar la transmisión.
Figura 3: RWS 434 y TWS 434 de Reynolds Electronics
Circuito de Ejemplo de comunicación vía Infrarrojo
Un circuito de ejemplo de comunicación vía infrarrojo es el que se presenta en la figura 04.
El circuito esta compuesto por: dos reguladores de voltaje en serie L7812CV y L7805CV
[L781997] (uno a 12 V y otro a 5 V), dos microcontroladores de la empresa Microchip
modelo PIC 16F628 [HOJ1999A], un par de LEDs infrarrojo, un receptor infrarrojo
GL3276AD, un pulsador, una compuerta NAND (74HCT132), un transistor PNP 2N4403 y
varias resistencias y condensadores.
El microcontrolador transmisor genera una portadora con su módulo PWM de 38 KHz. La
misma la combina con la salida de otro pin a través de una puerta NAND conectada a un
transistor que levanta la potencia para poder emitir a través de dos LEDs infrarrojo y lograr
así un mejor alcance.
El microcontrolador receptor tiene conectada la salida del receptor infrarrojo a uno de sus
pines y en base a cambios de estados lograr convertir la señal recibida en un byte de datos.
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Figura 4: Prototipo Emisor / Receptor Infrarrojo con un PIC 16F628.
Circuito de Ejemplo de comunicación vía Radio Frecuencia
Un circuito de ejemplo de comunicación vía radio frecuencia es el que se presenta en la
figura 05.
El circuito esta compuesto por: dos reguladores de voltaje en serie (uno a 12 V y otro a 5 V),
varios LEDs, varias llaves, un pulsador, un receptor de radio frecuencia RWS 434, un
trasmisor de radio frecuencia TWS 434 [REY2001], un codificador HT640 [HOL1999], un
decodificador HT648L [HOL1997] un par de antenas y varias resistencias y condensadores.
Las llaves conectadas al codificador HT640 se utilizan para configurar el byte a transmitir,
quién es enviado al presionar el pulsador a una frecuencia aproximada de 275 KHz
(determinada por la resistencia de 82 Kohm conectada al mismo). La señal codificada se
entrega al transmisor de radio quién la envía a través de su antena. En la otra de la punta
transmisión se encuentra el receptor de radio frecuencia que al recibir la señal serial la envía
al decodificador HT648L para que éste encienda los LEDs con el byte recibido.
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La idea de este circuito fue validar el funcionamiento y alcance de los componentes de radio
frecuencia.
Uno de las cosas a tener en cuenta con los componentes utilizados, es el consumo de
corriente de los mismos. Cuando se comenzaron las pruebas, se obtenían resultados muy
malos. Investigando en la hoja de datos y realizando diferentes mediciones se pudo
observar que el rango de trabajo del receptor es entre 4.9 - 5.1 V. y en caso de estar fuera
de dicho rango la comunicación se torna muy inestable. Una vez ajustado el circuito con
algunos capacitores extras para mejorar la carga, mejoró notoriamente la calidad de la
transmisión al punto de que lograr la estabilidad deseada.
El alcance logrado con este prototipo fue de 8 mts, en habitaciones separadas, atravesando
2 puertas cerradas.
Figura 5: Prototipo Emisor / Receptor por Radio Frecuencia.
Una vez validado el funcionamiento del par transmisor - receptor fueron reemplazadas, en el
protoboard, las llaves que indicaban el byte a transmitir y los LEDs que muestran el byte
recibido por un microcontrolador PIC16F877A [HOJ1999B] con LEDs en uno de sus puertos,
como lo muestra la figura 06.
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Figura 6: Prototipo E.R. por Radio Frecuencia con un PIC16F877A
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Redes Inalámbricas
Las redes inalámbricas son redes que resuelven toda o una parte de su capa física en base
a conexiones no cableadas. En particular, el documento se ocupará de WLAN (Wireless
Local Area Network), para estas redes se establecieron los estándares 802.11 y 802.11b
que es una extensión del anterior y luego se comentará algo de redes infrarrojas.
Una red inalámbrica puede ampliar la libertad de un usuario respecto de su ubicación física
manteniendo la disponibilidad de la red sin estar atado a un escritorio, brindando la
posibilidad de estar conectado mientras desayuna en el salón comedor, espera en una
sala ... o bien atiende una reunión en la sala de juntas...
Establecer una WLAN es más rápido, flexible, muchas veces más barato y más realizable
que hacerlo con una red cableada, dado que tender los cables es un problema en sí
mismo....
Hoy día dos tecnologías son las más comunes, la HomeRF y la Wi-Fi (IEEE 802.11), de
estas la que parece ser la más flexible es la 802.11, en particular la alianza Wireless
Ethernet Compatibility Alliance (WECA) está trabajando para proporcionar certificados de
compatibilidad de manera de garantizar la interoperabilidad y compatibilidad entre distintos
fabricantes.
El acceso de un usuario a una WLAN supera los 11 Mb/s, que es un ancho de banda más
que considerable para muchas aplicaciones o servicios a través de PC o dispositivos
móviles.
La tecnología IEEE 802.11 y 802.11b
Como una autoridad reconocida a nivel mundial, el comité IEEE 802.11 ha establecido la
dirección de la industria de redes de área local por las 2 últimas décadas. Luego de 7 años
de trabajo han publicado el estándar 802.11 en 1997 y en setiembre de 1999 el 802.11b,
que agregó velocidades de 5.5 y 11 Mb/s. Con el 802.11b los usuarios móviles pueden
alcanzar niveles de performance, throughput y disponibilidad similares a los provistos por
Ethernet.
Como todos los estándar IEEE 802, el 802.11 refiere a los 2 niveles inferiores del modelo
OSI, la capa física y la capa de enlace de datos. La especificación 802.11b afecta solo la
capa física, agregando más altas proporciones de traslado de datos y conectividad más
robusta.
Modos de Operación
El 802.11 define 2 piezas de equipamiento, una estación que es normalmente un PC
equipado con una WNIC (Wireless Network Interface Card), y un punto de acceso (AC,
Access Point) que conecta la red inalámbrica con la red cableada o bien hace las veces de
un HUB (concentrador) si no hubiera red cableada a la que conectarse.
Se definen 2 modos : modo Infraestructura y modo ad hoc.
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El modo infraestructura (ver figura 7) consiste en por lo menos un punto de acceso
conectado a la red cableada (o no) y un conjunto de estaciones conectadas
inalámbricamente. Esta configuración se llama Basic Service Set (BSS), luego, un conjunto
de BSS de 2 o más son un Extended Service Set (ESS) formando una subred (servidores de
archivos, impresoras, conexiones a Internet, todos funcionan en el modo infraestructura).
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Figura 7: Una red en modo infraestructura.
El modo ad hoc (también llamado punto a punto), se nombra Independent Basic Service Set
(IBSS), son un conjunto de estaciones que se comunican directamente sin usar ningún
punto de conexión con una red cableada (útil cuando no se requiere más que comunicación
entre estaciones y no se cuenta con una estructura de red, ni puntos de acceso).
Figura 8: Una red inalámbrica en modo ad oc.
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Desktop
Laptop
Tablet
Infrastructure Mode
Network
Access Point
Desktop
Server
Printer
Existing LAN...
Desktop
Laptop
Tablet
AD HOC Network

La Capa Física del Estándar 802.11
Estos estándares basados en ondas de radio, operan en la frecuencia de 2.4GHz ISM
(Industry, Scientific and Medical), frecuencia que se puede usar sin necesidad de licencias.
El 802.11 original define una tasa de envío de 1 Mbps y 2 Mbps, vía ondas de radio usando
FHSS (Frecuency Hopping Spread Spectrum), o DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).
Estos mecanismos son diferentes y no pueden interoperar entre ellos.
Al usar la técnica FHSS, la banda de 2.4 GHz se divide en 75 subcanales de 1 MHz. El
emisor y el receptor se ponen de acuerdo en un patrón de saltos o intercambios de
subcanales y los datos se envían siguiendo esta secuencia. Todos los intercambios se
realizan en patrones diferentes, estos patrones están diseñados para minimizar la
probabilidad de que 2 emisores usen el mismo subcanal a la vez. Estas técnicas permiten
un diseño relativamente simple pero limitan la velocidad a los 2 Mbps.
Por otro lado DSSS divide la banda de 2.4 GHz en 14 canales de 22 MHz, los canales
adyacentes se superponen excepto por 3 de los 14. Para transmitir se usa un canal de los
14 sin saltar entre canales durante la transmisión. Para compensar el ruido de un canal dado
se utiliza una técnica llamada “chiping”, donde los bits de datos del usuario son convertidos
a patrones de series de bits con redundancia llamados “chips”. Luego la redundancia en los
chips más lo que se pueda extender la señal en los 22 MHz del canal provee una forma de
control y corrección de errores.
El 802.11b agrega soporte para 2 nuevas velocidades, 5.5 Mbps y 11 Mbps. Para lograr
estas velocidades se utiliza solo la técnica DSSS, dado que la FHSS no es capaz de
soportar más velocidad sin infringir las regulaciones de la FCC (Federal Communications
Commission of USA). Como consecuencia el 802.11b podrá interoperar con el 802.11 en 1
Mbps y 2 Mbps usando DSSS, pero en ningún caso usando FHSS.
Capa de Enlace de Datos
La capa de enlace de datos consiste en 2 subcapas, Control Lógico de Enlace (LLC, Logical
Link Control) y Control de Acceso al Medio (MAC, Media Acces Control).
El 802.11 usa 48 bit de direccionamiento como otros 802 permitiendo fácil ponteado
(bridging) de una red inalámbrica a una red cableada.
El concepto de MAC es similar al de Ethernet (802.3), diseñado para soportar múltiples
usuarios en un medio compartido pudiendo consultarlo antes de acceder a él.
Como la detección de colisiones no es posible en una WLAN, dado que no se puede
transmitir y escuchar a la vez, como se haría en una red cableada, se usa el CSMA/CA
(Carrier Sense Múltiple Access con Collision Avoidance) o el DCF (Distributed Coordinated
Function).
El CSMA/CA evita las colisiones usando un paquete de reconocimiento (ACK), enviado por
la estación que recibe que significa que el paquete llegó adecuadamente. El funcionamiento
es el siguiente, una estación que quiere transmitir consulta el aire para ver si hay
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transmisiones, si el medio esta libre entonces la estación envía el paquete, la estación que
recibe manda un ACK, cuando la estación que envía recibe el ACK el proceso se completa,
por otro lado si el ACK no se recibe, sea porque falló el envío o el ACK de respuesta se
asumirá que hubo colisión y el paquete será retransmitido.
El envío de ACK marca que una red inalámbrica será menos performante que su
equivalente cableada.
Otro problema asociada a la capa MAC es el de los “nodos escondidos”, se da cuando 2
estaciones pueden escuchar al Access Point pero no se pueden escuchar entre ellas por
distancia o alguna obstrucción. En estos casos el estándar especifica una posibilidad
opcional Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS). Cuando una estación usa este
protocolo, hace un RTS y espera hasta recibir un CTS desde el Access Point, como todas
las estaciones pueden escuchar al AP todas han recibido el CTS, esto causa que esperen
un tiempo preestablecido para volver a transmitir, lo que permite a la estación con
problemas enviar el paquete y recibir el ACK, sin posibilidad de colisiones. Dado que esta
reserva del medio ocasiona mucho overhead se realiza solo en situaciones de paquetes
grandes cuyas retransmisiones serían muy costosas.
Hay dos características que provee la capa MAC del 802.11 que la hacen más robusta,
estas son CRC checksum, y fragmentación de paquetes.
Asociaciones y Reasociaciones con AP’s
La capa MAC es la responsable por la asociación entre una estación y un punto de acceso,
a esta asociación se le llama unirse a un BSS. Cuando hay varios puntos de acceso
alcanzables se elige uno en función de la potencia de la señal y la tasa de errores
detectada.
Cuando una estación es movida físicamente, puede producirse un debilitamiento de la señal,
y una reasociación con un punto de acceso diferente puede ser necesaria. Reasociaciones
también pueden ser necesarias por cambios en las características radiales de un edificio o
bien por balanceo de carga cuando un punto de acceso tiene mucha y otros poco trabajo.
Por otro lado el estándar no dice nada respecto de cómo los puntos de acceso rastrean una
estación cuando pasa de un punto de acceso a otro sea en la misma subred (a nivel capa 2)
o cuando cruza los límites entre subredes (a nivel capa 3).
Para resolver estos problemas distintos fabricantes utilizan Mobile IP (fowardenado
mensajes de un AP a otro) o DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) (que asigna un
número IP dinámicamente pero requiere resetear el equipo).
Tipos de redes Inalámbricas
Hay un tipo de implementación de redes inalámbricas que se distingue de las demás
posibilidades, es la red por transmisiones de radio frecuencia, esta fue posible luego de la
normalización de estándares para determinar que frecuencias se pueden usar en estas
transmisiones de radio. El rango de frecuencias utilizados es el mismo disponible para la
banda ISM (Industrial, Scientific and Medical) que va desde los 2.4 a los 2.483 GHz.
Sin embargo los inicios de la comunicación inalámbrica estuvieron marcados por otro tipo de
implementación, transmisiones por luz infrarroja, sobre esta implementación se desarrolla en
la siguiente sección.
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Redes Infrarrojas
Las redes de luz infrarroja están limitadas por el espacio, y en la mayoría de las situaciones
en la que se usan son para implementar redes en un solo cuarto o a lo sumo en un piso.
Para la comunicación se usa un “transreceptor” (dispositivo capaz de emitir y detectar luz
infrarroja) para enviar datos codificados de acuerdo a un protocolo, y otro transreceptor para
recibir estos datos.
Modos de Comunicación por Infrarrojos
Se distinguen 3 métodos para el intercambio de información utilizando luz infrarroja: punto a
punto, cuasi difuso y difuso.
En el modo punto a punto (ver figura 3) , el emisor y el receptor deben estar lo más cercanos
posibles y en una alineación correcta. Se requiere una línea de vista entre las estaciones
que se desee comunicar. Esto puede ser útil para determinar físicamente el anillo en una red
token ring.
Figura 9: Comunicación infrarroja punto a punto.
Tanto el modo cuasi difuso como el modo difuso son de emisión radial, entonces cuando
una estación emite todas las demás estaciones de la red reciben al mismo tiempo.
En el modo cuasi difuso (ver figura 10), las estaciones se comunican por intermedio de
superficies reflejantes, solo es necesaria la línea de vista con estas superficies, que pueden
ser pasivas o activas, las pasivas solo reflejan las emisiones de los transreceptores, las
activas las amplifican a través de un dispositivo satélite.
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Figura 10: Comunicación infrarroja en modo cuasi difuso.
Por último el modo difuso (ver figura 11), la señal óptica de salida debe poder llenar
completamente toda la habitación, por lo que la línea de vista no es necesaria y las
estaciones pueden estar orientadas hacia cualquier lado.
Figura 11: Comunicación infrarroja en modo difuso.
El retardo por el acceso al medio óptico es muy representativo en el rendimiento de la red,
por lo que no se utiliza en general el modo punto a punto para dejar paso a los difusos.
El más recomendado es el cuasi difuso, dado que el difuso lleva a excesivas emisiones
ópticas.
Esta tecnología infrarroja es capaz de soportar el ancho de banda de Ethernet.
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Bibliografía y Referencias
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PrenticeHall, 1997.
[KUP2001] “Lessons In Electric Circuits Volume I – DC” (Cuarta edición), Tony R.
Kuphaldt, Agosto 2001
[ComIR] “Comunicación vía Infrarrojo por Microcontrolador RISC”, H. Ulises R.
Marmolejo, Fco. Javier V. Piña, Benito Avalos B, 2002
[DSNE5555] “Datasheet NE555, SA555, SE555, SE555C Precision Timers”, Texas
Instruments, 2001
[L781997] L7800 Series Positive Voltage Regulator
SGS – THOMSON MICROELETRONICS (1997)
[HOJ1999A] Hoja de datos del microcontrolador 16F628.
[HOJ2001B] Microchip PIC16F87XA Hoja de Datos 28/40-pin Enhanced FLASH
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[Aso2004] Asociación de Internautas.
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[Mar2000] Telecomunicaciones, Evelio Martinez 10/2000.
http://www.eveliux.com/articulos/wlans.html, última visita : 6/06/2004.
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Apéndice A – Glosario
RF: Radio Frecuencia.
IR: Infrarrojo.
ITU: International Telecommunication Union o Unión Internacional de Telecomunicación
LF: Low Frecuency o baja frecuencia.
MF: Médium Frecuency o frecuencia media.
HF: High Frecuency o alta frecuencia
VHF: Very High Frecuency o muy alta frecuencia (infrarrojo).
UHF: Ultra High Frecuency o ultra alta frecuencia (infrarrojo).
SHF: Super High Frecuency o súper alta frecuencia (infrarrojo).
EHF: Extremely High Frecuency o extremadamente alta frecuencia (infrarrojo).
THF: Tremendously High Frecuency o tremendamente alta frecuencia (infrarrojo).
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