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Redes de Área Local e Interconexión de RedesRedes de Área Local e Interconexión de Redes

Unidad 3. RAL inalámbricas

Facultad de InformáticaCurso 2007/2008

2

Indice

Visión general RALs inalámbricasIntroducciónAplicacionesClasificaciónTecnologíasRequisitos

WifiBluetooth

3

Introducción

RALs inalámbricas poco usadas hasta hace relativamente poco tiempo, debido a

costebaja velocidad de datosproblemas de seguridadnecesidad de licencias

a medida que estos problemas se han ido solucionando la popularidad de las LAN inalámbricas ha crecido rápidamente.

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Aplicaciones para RAL Inalámbricas

Interconexión de EdificiosUtilización de enlaces no guiados entre edificios.Dispositivos conectados suelen ser Puentes o Encaminadores.

Extensión de antenas

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Aplicaciones para RAL Inalámbricas (II)

Acceso nómadaPermite un enlace no guiado entre una RAL y un terminal de datos móvil con antena

Utilidad en entornos amplios (exterior de un campus)

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Aplicaciones para RAL Inalámbricas (III)

Trabajo en red “ad hoc”Es una red sin servidor central establecida de forma temporal.En principio no existe una infraestructura estática.Todas las estaciones tienen la misma lógica.Adecuado para áreas limitadas.

Reuniones, etc.

1-salto n-saltos

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Clasificación inalámbricas

WWAN (3G,4G?)

WLAN (Wi-Fi)

WPAN

WMAN (Wi-Max)

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WPAN’s

Tecnologías WPAN: RFID, Bluetooth, ZigBee..RFID se utiliza en aplicaciones de ‘etiquetado’, p.e en supermercados o instituciones

10 billones de ‘etiquetas’ RFID se venderán al terminar 2005 (fuente: Deloitte & Touche)

Bluetooth – tecnología que ha maduradoEl 56% de los dispositivos de electrónica de consumo comercializados soportarán Bluetooth en 2008 (fuente: IDC)

ZigBee pensado para implementar redes de sensores

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WLAN’s

WLAN – based on WiFi (802.11x)Tecnología en crecimiento, y adoptada en todo el mundo

Incremento del 51% de las unidades vendidas en 2004 comparado con 2003 (fuente: Infonetics Research)

Las infraestructuras actuales y futuras (en campus, aeropuertos, ciudades, etc.) facilitan la adopción de WiFi frente a otras tecnologías

Edificios históricos

Instraestructura mesh de Wi-Fi:Covertura: 100m to 10kmVelocidad: 54Mbps- 100Mbps

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WMAN’s

WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

Tecnología basada en el estándar de IEEE 802.16Alternativa al DSL o cablePermite emitir y recibir en las bandas de frecuencia de radio de 2 a 11 GHz.Teóricamente ofrece hasta 70 Mbps a una distancia de 50 km.

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Tecnologías de RAL Inalámbricas

RAL de InfrarrojosElementos sencillos y baratos Espectro no reguladoNo atraviesa paredes

seguridad, área limitadasensible a radiaciones

Gran ancho de bandaTransmisión

Punto a puntoConfig. en anillo

Omnidireccional.Repetidor multipunto situado en el techo con visión directa de todas las estaciones

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Tecnologías de RAL Inalámbricas (II)

RAL de espectro expandidoOperan en bandas ISM (Industria, Ciencia y Medicina)

No necesitan licencia

Idea: Expandir la información de la señal en un ancho de banda mayor para

dificultar su interceptación. SEGURIDADNo interferir con otras señalesMejorar la resistencia al ruido

Técnicas:Espectro expandido con Salto en Frecuencias (FHSS)Espectro expandido con Secuencia Directa (DSSS)

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Tecnologías de RAL Inalámbricas (III)

Bandas sin licencia (USA)Industrial, Scientific, and Medical (ISM);

Banda 902 – 928 MHzActualmente no utilizado por WLANs

Banda 2400 – 2483.5 MHzUnlicensed National Information Infrastructure (UNII):

5.15 – 5.25 GHz.5.25 – 5.35 GHz.5.725 – 5.850 GHz ISM band.

ExtremelyLow

VeryLow

Low Medium High VeryHigh

UltraHigh

SuperHigh

Infrared VisibleLight

Ultra-violet

X-Rays

AudioAM Broadcast

Short Wave Radio FM BroadcastTelevision Infrared wireless LAN

902 - 928 MHz26 MHz

Cellular (840MHz)NPCS (1.9GHz)

2.4 - 2.4835 GHz83.5 MHz

(IEEE 802.11)

5 GHz(IEEE 802.11)

HyperLANHyperLAN2

ExtremelyLow

VeryLow


UltraHigh

SuperHigh


Ultra-violet

X-Rays

AudioAM Broadcast


902 - 928 MHz26 MHz


2.4 - 2.4835 GHz83.5 MHz

(IEEE 802.11)

5 GHz(IEEE 802.11)

HyperLANHyperLAN2

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Tecnologías de RAL Inalámbricas (IV)

Bandas sin licencia (Europa)Bandas aprobadas por el CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations)

2400 – 2483.5 MHz, basado en la banda ISM.5.15 – 5.35 GHz.5.470 – 5.725 GHz.

ExtremelyLow

VeryLow


UltraHigh

SuperHigh


Ultra-violet

X-Rays

AudioAM Broadcast



2.4 - 2.4835 GHz83.5 MHz

(IEEE 802.11)

5 GHz(IEEE 802.11)

HyperLANHyperLAN2

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Frecuencia

Tiempo

Tecnologías de RAL Inalámbricas (V)

Espectro expandido con salto en frecuenciasSeñal se emite sobre una secuencia de radio-frecuencias aparentemente aleatoria

Se salta de frecuencia en cada fracción de segundo

El receptor capta el mensaje saltando de forma síncrona sobre la misma secuencia de frecuenciasTécnica segura.

Depende de algoritmo de generación de números aleatorios y la semilla

Patentada por la Actriz de Hollywood Hedy Lamarr

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Tecnologías de RAL Inalámbricas (VI)

Espectro expandido con Secuencia Directa (DSSS)

Combina la cadena de dígitos con cadena de bits pseudo-aleatorios mediante una XOR

La señal resultante tiene la frecuencia que la secuencia de bits

X

=

“symbol”

“Barker” sequence

Result of multiplication

Symbol time ts“1” “0”

Chip time tc

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Requisitos de una Red InalámbricaRendimiento

Protocolo MAC orientado a maximizar la capacidad del medio

Soporte a un número elevado estaciones1 o más celdas

Conexión al núcleo de la LANSe hacen necesarios módulos de control

Área de servicio (> 100 - 300 metros)Consumo de batería (Autonomía)

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Requisitos de una Red Inalámbrica (II)Robustez y Seguridad de la transmisión

Una red inalámbrica debe permitir transmisiones fiables y ofrecer seguridad contra escuchas

Operación de red ordenada y controladaEvitar interferencias en áreas de operación

Acceso nómadaConfiguración dinámica. (Inserción, eliminación y traslado)

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Indice

Norma IEEE 802.11EntornoMedio físicoProtocolo de acceso al medio

Función de coordinación distribuidaFunción de coordinación centralizada

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Estándar IEEE 802.11

802.1

802.11

PHY

802.11a

PHY

802.11b

PHY

802.11g

PHY

802.2 Logical Link Control (LLC)

802.11 Medium Access Control (MAC)

CSMA/CA

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Estándar IEEE 802.11 El grupo de trabajo IEEE para estándares WLAN se crea en 1997:

http://grouper.ieee.org/groups/802/11/index.html

Define el MAC y 3 opciones de nivel físico (a 1 y 2Mbps):Infrared (IR)Frequency hopping spread spectrum (FHSS), Banda 2,4 GHzDirect sequence spread spectrum (DSSS), Banda 2,4 GHz

IEEE Std 802.11b (septiembre 1999):DSSS extension; banda 2,4 GHz; hasta 11 Mbps

IEEE Std 802.11a (diciembre 1999):Nivel físico diferente: OFDM Orthogonal frequency domain multiplexing Hasta 54 Mbps, Banda 5 GHz

IEEE Std 802.11g (junio 2003)OFDMHasta 54 Mbps, Banda 2,4 GHz

...

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Arquitectura IEEE 802.11 La señal transmitida decae con la distancia

El espacio se divide en áreas de alcance de la señal denominadas celdasUna celda:

Contiene una o más estaciones inalámbricas que pueden ser móviles o fijasPueden contener una estación base central denominada punto de acceso (PA)Los puntos de acceso se pueden conectar a la red cableada

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Configuraciones en 802.11

En una celda, pueden coexistir simultáneamente 2 modos de funcionamiento:

Independiente:Redes ad-hoc (p.e.: portátiles en clase)No requiere instalar infraestructura (punto de acceso)No tienen conexión al exteriorLas redes se forman “al vuelo”, cuando dispositivos móviles próximos se detectanControl distribuido:

Las estaciones se comunican directamente unas con otrasProtocolo de acceso al medio: CSMA/CA

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Configuraciones en 802.11 (II)

Con infraestructura:Las estaciones se comunican a través de un punto de acceso (PA)Configuración de un PA:

El administrador tiene que asignar a cada PA:Un identificador, SSID (Service Set IDentifier), que identificará a la redEl número de canal

Una estación móvil (portátil, PDA, etc.) debe unirse a una subred asociándose a un PA para poder transmitir Control centralizado:

Cada estación transmite/recibe tramas a través del punto de accesoPA

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IEEE 802.11

Nomenclatura arquitecturaConjunto de servicios básicos (BSS)

Varias estaciones compartiendo un mismo MACServicios, conectados con un SAP a un núcleo de distribuciónSAP, funcionamiento análogo a un puente

Conjunto de servicios extendidos (ESS)Varios servicios BSSSistema de distribución: LAN cableada

Tipos de estaciones de la norma (según movilidad)Estaciones sin transiciónEstaciones con transición BSSEstaciones con transición ESS

Soporta estaciones base y ad-hoc

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Punto de Acceso

Punto de Acceso

EstaciónEstación

Conjunto de Servicios básicos

EstaciónEstación

Punto de Acceso

Punto de Acceso

EstaciónEstación

Conjunto de Servicios básicos

EstaciónEstación

ServidorServidor

BSS I

BSS II

Conjunto de serviciosde Ampliación (ESS)

Estaciónad hoc

Estaciónad hoc

Estaciónad hoc

Estaciónad hoc

Red “ad hoc”

IEEE 802.11. Arquitectura

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Tramas de gestiónSe utilizan para gestionar la asociación de una estación a un AP y procedimientos de comunicación seguraSubtipos tramas gestión: association request, association response, reassociation request, reassociation response, probe request, proberesponse; beacon, disassociation; authentication; deauthenticationEjemplo asociación:

1. Estación envía probe request (ScanType Active)2. todos los APs al alcance de la estación responden con probe response3. La estación selecciona uno de los APs y envia association request4. El AP responde con association response

El AP puede periódicamente escanear estaciones para ver si desean asociación:1. AP envía beacon (incluye el SSID y la dirección MAC del PA)2. la estación que desea asociación envía association request3. El AP responde con association response

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Nodos ocultosLa estación C no escucha a la estación AC puede empezar a transmitir

mientras A está transmitiendo A y C no pueden detectar la colisiónSe les denominan terminales ocultos

Solamente el receptor puede detectar la colisión

Problemas en Redes Inalámbricas

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Nodos ocultos: Solución

CSMA/CA (evitar colisiones)Estación fuente envía el mensaje Ready to send (RTS)

RTS contiene estación destino y duración del mensajeLas estaciones esperan a recibir CTS o temporizador Si reciben CTS: Todas las estaciones esperarán esta duración

Si estación destino lista para recibir envía: Clear to send (CTS)

RTS CTS

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Problemas en Redes Inalámbricas

Nodos expuestosNodo B transmite a ASi nodo C quiere transmitir a D

Se esperará a que termine B (No deseable)

Nodo C es un nodo Expuesto

SoluciónLos terminales expuestosescuchan el RTS pero noel CTSAnte esta situación se les da permisode enviar paquetes

D

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Formato trama IEEE 802.11

Control: incluye entre otros los subcampos deTipo y subtipo: indica tipo de trama (datos, ACK, ...)WEP: indica si se utiliza encriptado o no

Duración: cuando la asignación del canal se hace con RTS/CTS indica el tiempo disponible para transmitir

Num. Secuencia: identificador de trama (necesario para distinguir tramas retransmitidas)

Control Dir.1Num. Sec. CRCDatos (<= 2312 bytes)Duración

2 6 6 2 0...2312 42Dir.2 Dir.3 Dir.4

6 6

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Direccionamiento

Dir. 1: especifica la estación receptora de la tramaEn la mayoría de los casos será el destino, aunque no siempre

Dir. 2: especifica la estación transmisoraDir. 3: su uso depende del tipo de red utilizadaDir. 4: utilizada sólo en enlaces inalámbricos entre

PAs

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Ejemplos direccionamiento

R1 transmite un datagrama a H1

R1 mediante ARP averigua dir. MAC de H1Construye trama Ethernet con dir. MAC origen R11 y

dir. MAC dst H1PA recibe la trama Ethernet, la convierte a trama

802.11, rellenando los campos de direcciones:Dir. 1: Dir. MAC de H1Dir. 2: Dir. MAC de PADir. 3: Dir. MAC R11

celda

PA PAInternet

Router

R1

H1

R1 no es consciente de

la existencia del PA entre él y H1

{

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Ejemplos direccionamiento

SADATARA11Wireless DS

-DASARA = BSSDI01To the AP

-SABSSDIRA = DA10From the AP

-BSSDISARA = DA00IBSS

Addr. 4Addr. 3Addr. 2Addr. 1FromDS

ToDS

Función

Servidor

DA

DSRA (BSSID)

SA/TA

ClienteAP

Servidor

SAAP

AP

TA

Cliente

RA

DA

• Source address (SA)

• Destination Address (DA)

• Transmitter Address (TA)

• Receiver Address (RA)

• BSS identifier (BSSID)

• Source address (SA)

• Destination Address (DA)

• Transmitter Address (TA)

• Receiver Address (RA)

• BSS identifier (BSSID)

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Protocolos de acceso DistribuidoMecanismos de detección de portadora como CSMARedes “ad hoc” y redes con tráfico a ráfagas

Protocolo de acceso CentralizadoEstaciones conectadas con alguna estación base y a su vez a una LAN cableada núcleo Especialmente útil en datos sensibles al tiempo y prioritarios

IEEE 802.11. MAC

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Capa Física

Función de coordinacióndistribuida (DCF)

Función de coordinación

puntual (PCF)

Servicio decompetición

Servicio sincompetición

Capa MAC

IEEE 802.11. MACProporciona un mecanismo de acceso distribuido con un control centralizado implementado sobre el anteriorDCF: Función de Coordinación Distribuida

servicio de competición (CSMA)

PCF: Función de coordinación Puntual

servicio sin competición

El procedimiento de Entrega de datos involucra dos tramas (datos + ACK) o cuatro tramas (handshaking)

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IEEE 802.11. Función de Coordinación Distribuida

Reglas de acceso CSMA:Una estación que desea transmitir escucha el medioSi esta libre, espera un tiempo igual a IFS, para ver si el medio continúa libre, si es así, la estación transmiteSi esta ocupado, (inicialmente o tras esperar IFS)

Continua escuchando hasta que finalice la transmisión en cursoEspera un IFS Si medio libre -> Espera según algoritmo Backoff ~ 802.3 Si libre transmite

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Trama siguienteDIFS SIFS

PIFS

DIFSVentana de contención

Ventana de retroceso

Tiempo

Aplazamiento de acceso Selección de ranura usando backoff

Ranura de tiempo

Acceso inmediato cuando el medio esta libre un

tiempo superior a DIFS


Reglas de acceso CSMA:

Medio ocupado

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Esquema de prioridades. Tres valores de IFSSIFS. Es el IFS más corto, utilizado por todas las acciones de respuesta inmediata. Es el más prioritario

Trama confirmación ACK Recuperación de colisionesEntrega eficiente de PDU LLC que requieren varias PDU MAC

Permiso para enviar (CTS)Respuesta ante sondeo

PIFS. Empleado por el controlador centralizado (PCF) cuando realiza sondeosDIFS. Es el IFS mayor, utilizado como retardo mínimo para tramas asíncronas que compiten por el medio

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Ejemplo:

41

IEEE 802.11. Función de Coordinación Centralizada

El gestor de sondeo centralizado realiza sondeos circulares a las estaciones configuradas como tales (poseen tráfico sensible al tiempo) utilizando PIFS

Estas estaciones responden ante sondeo utilizando SIFS

Como PIFS es prioritario respecto a DIFS, se puede adquirir el medio mientras realiza un sondeo y recibe respuesta, bloqueando de esta forma el tráfico asincrono que usa DIFS.Definición de Supertrama para evitar que el coordinador centralizado paralice el tráfico asíncrono.

Parte de la supertrama realiza sondeosResto de la trama permanece ocioso, permitiendo la competición del tráfico asíncrono.

42

IEEE 802.11

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Wireless LAN (WLAN)

Seguridad en RALsinalámbricasProblemasCon un sniffer se pueden ver todas

las tramas de la WLANCualquiera en el área de cobertura

de un AP podría unirse a la WLAN

Solución 802.11 WEPEncriptar todos los datos

transmitidosSin la clave de encriptación, un

usuario no puede transmitir ni recibir datos

LAN cableada

Objetivo: Conseguir en WLANs un nivel de seguridad equivalente al de las redes cableadas (WEP: Wired Equivalent Privacy)

cliente Punto de acceso (AP)

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Wired Equivalent Privacy(WEP)

Especificado en 802.11, trata de suplir la deficiencia de seguridad que muestran las LAN inalámbricas debido al uso de un medio de transmisión inalámbrico en el que no hay conexión física (wired) al canal de comunicación

Criterios:“Razonablemente robusto”Computacionalmente eficiente

implementable en HW o SW y requiera pocos recursos

Opcionalno es un requisito indispensable su uso

Objetivos:Confidencialidadintegridadautenticación

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WEP - Autenticación deestacionesEl Procedimiento de autenticación es necesario para que la estación tenga derecho a transmitir; se produce antes de la asociación de la estación al APConsta de los siguientes pasos:

La estación wireless (E) envía la petición de autenticación (Authentication Request)al punto de acceso (AP)El AP envía un texto (random)La estación responde enviando el texto encriptadoEl AP envía un ACK o NACK

E APAuth. Req.

Challenge Text

Challenge Response

Ack

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Linksys Wireless-G Access Point

IEEE 802.11

47

Punto de acceso Linksys Wireless-G

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Redes de Área Local e Interconexión de RedesRedes de Área Local e Interconexión de Redes

Bluetooth

57

ÍndiceIntroducciónArquitecturaRadio BluetoothBanda BaseLMPL2CAPNetworkingSDPPerfiles

58

IntroducciónEspecificación abierta que describe como se pueden interconectar dispositivos como teléfonos celulares, PDAs, PCs, cámaras digitales (y muchos otros dispositivos) utilizando una conexión inalámbrica (vía radio), que no necesita de visión directa entre los dispositivos que se conectan.

Tecnología de bajo coste --> baja potencia --> corto alcance:

Objetivo: eliminación de cables y conectores entre dispositivos

¿Porqué no utilizar Wireless LANs?

Potencia y coste

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IntroducciónEspecificación dividida en dos partes:

NúcleoCaracterísticas de radio, jerarquía de protocolos y funcionalidad.

PerfilesCjto. de mensajes y procedimientos para una situación de usoconcreta

Aseguran la interoperabilidad.

Cada dispositivo Bluetooth tiene al menos un perfil

una aplicación para la cual se puede utilizar el dispositivo.

Generic Access Profile (GAP).Service Discovery Application Profile (SDAP).Cordless Telephony Profile (CTP).Serial Port Profile (SPP).Dial-up networking Profile (DUN).

60

IntroducciónEspecificaciones desarrolladas por el Bluetooth SIG

Febrero 1998: Se forma el Bluetooth SIGEricsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba

Mayo 1998: Se da a conocer el Bluetooth SIGJulio 1999: Se publica la especificación 1.0A (>1,500 páginas)Diciembre 1999: Se lanza la versión 1.0BDiciembre 1999: El grupo promotor se incrementa a 9 empresas

+ 3Com, Lucent, Microsoft, MotorolaFebrero 2000: Más de 1,500 empresas interesadas

Gran aceptaciónCrecimiento rápido

0.7 --> 0.9 --> 1.0A --> 1.0B --> 1.1 -> 1.2 -->2.0Noviembre 2004 release 2.0

(EDR: Extended Data Rate) triplica la velocidad consiguiendo 2 Mb/s

61

Arquitectura

Radio BlueTooth

Banda Base

RFCOMM

PPP

IP

WAP

WAE

OBEX

vCard/vCal

UDP TCP

COMANDOS AT TCS BIN SDP

L2CAP

LMP

Audio

Host Controller Interface

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Arquitectura

Protocolos esenciales de Bluetooth

Protocolos de control de telefonía

Protocolos adoptados

Protocolo de desplazamiento de cable

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Arquitectura: TransportProtocol Group

Protocolos que permiten a los dispositivos Bluetooth localizar a otros, así como crear, configurar y manejar enlaces físicos y lógicos que permiten a los protocolos de alto nivel y aplicaciones pasar datos a través de éstos.

RFBaseband

AudioLink ManagerL2CAP

Data

SDP RFCOMMIP

Cont

rol

Applications

Transport Protocol Group

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Arquitectura: TransportProtocol Group

Radio Bluetooth (RF)Envío y recepción de flujos de bits (capa física)

Banda BaseDefine temporización y tramasControl de flujo del enlace

Link managerConfiguración del enlace

tamaño de los paquetes usados al transmitir datosmodos del chip de radio (RF)consumo de energíamecanismos de autenticación y encriptación.

L2CAP - Logical Link Ctrl & Adaptation ProtocolMultiplexación de protocolos de alto nivelSegmentación y reensamblado de paquetes largosDescubrimiento de dispositivos y calidad de servicio

La interfaz es el HCI: Host Controller Interface (firmware y driver). Las interfaces HCI definidasson UART, RS232 y USB.

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Arquitectura: MiddlewareProtocol GroupProtocolos de transporte adicionales que permiten tanto a las nuevas aplicaciones como a las ya existentes operar sobre Bluetooth.

Service Discovery Protocol (SDP)Permite descubrir información sobre dispositivos, servicios y sus características

TCP/IPRFCOMM

Protocolo de sustitución de cableEmulación de puerto serie sobre red inalámbrica

TCS BIN

RFBaseband


Data

SDP RFCOMMIP

Cont

rol

Applications

Middleware Protocol Group

66

Arquitectura: ApplicationGroup

Las aplicaciones que utilizan tanto de forma consciente como inconsciente Bluetooth.

Application Group

RFBaseband


Data

SDP RFCOMMIP

Cont

rol

Applications

RFBaseband

Link Manager

L2CAP

SDPRFCOMM

Applications

HCI

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Comunicación extremo a extremo

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Radio Bluetooth (RF)Banda ISM (Industrial, Científica y Médica) 2,4 Ghz

Muchas interferencias: LANs, mandos, hornos microondas …Usa técnica FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum

Salta de frecuencia cada 625 µs --> 1600 saltos/s

Canales de 1 Mhz2402 + k Mhz, k = 0..78 79 canales

Banda inferior de protección de 2 Mhz y superior de 3,5 Mhz

23 2.471-2.497 Japón 23 2.446,5-2.483,5 Francia 23 2.445-2.475 España 79 2.400-2.483,5 Europa 79 2.400-2.483,5 USA

CanalesBluetooth

Banda de frecuencias(GHz)

Area

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Radio Bluetooth (RF)Alcance normal 10m (0dBm)Alcance opcional 100m (+20dBm)Potencia de txón. 0dBm (1mW)Potencia de txón. opcional -30 to +20dBm (100mW)Sensibilidad del receptor -70dBmBanda de frecuencia 2.4Ghz ISM bandVel. txón. máx. 1Mbit/sTransferencia de datos máx. 721+56kbps/3 canales de vozConsumo 300uA(max), 30uA(standby), ~50uA(hold/park)Espectro expandido con salto en frecuencias (1600 saltos/s)

Modulación GFSK Gaussian Frequency Shift KeyingPermite la implementación de unidades radio de bajo coste

Símbolo ‘1’ desviación de frecuencia positivaSímbolo ‘0’ desviación de frecuencia negativa

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Radio Bluetooth (RF)

30m10m0dBm1mWClass 3

50m16m4dBm2.5mWClass 2

300m42m20dBm100mWClass 1

Range inFree SpaceExpected RangeMax Output PowerMax Output PowerPower Class

71

Banda BaseControl de Acceso al Medio (MAC)

Canales Frequency Hopping (entre 79 frecuencias distintas)

Una piconet es un grupo de 2 hasta 8 dispositivos que comparten un mismo canal FH (Frequency Hopping)

Maestro: el dispositivo que establece la piconetEl maestro controla el canal FH de la piconet:

Determina la secuencia de saltos de frecuenciaTiempos de salto según su reloj local

El resto de dispositivos son esclavosSiguen la secuencia de saltos determinada por el maestroSincronizan sus relojes con el del maestro, para determinar correctamente los tiempos de salto de frecuencia

72

Banda BaseTodos los dispositivos pueden actuar como maestros o esclavosPiconet

Un maestro puede conectar simultáneamente hasta 7 esclavos

ScatternetLas piconets pueden coexisitir en tiempo y espacio

esclavomaestro

maestro/esclavo

Impresora

PCPC

Ratón

Teléfono móvilAuriculares

RAL

Punto de acceso

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Banda BaseTécnica TDD (Time Division Duplex)

El canal se divide en slots de 625 µsSe transmite un paquete por slotUn nodo transmite y recibe en diferentes slots

Para evitar crosstalk (implementación del nodo on-chip)Se mantiene una alternancia de slots estricta entre maestro y esclavos

El maestro solo puede enviar paquetes a un esclavo en slots paresUn esclavo solo puede enviar paquetes al maestro en los slotsimpares

74

Banda BaseControl centralizado por el maestro

Para cada slot esclavo a maestro, el maestro decide quéesclavo puede transmitirAcceso libre de colisiones

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Banda Base

Dos tipos de enlaceOrientado a conexión y síncrono (SCO)

Conmutación de circuitoConexión punto a puntoSoporta información en tiempo real (p.e audio)Los paquetes nunca son retransmitidosEl maestro envía paquetes en intervalos regulares (Tsco) al esclavo en las ranuras reservadas maestro a esclavoEl maestro soporta 3 conexiones SCO con el mismo o diferentes esclavos.

Sin conexión y asíncrono (ACL)Conmutación de paqueteEsquema de acceso basado en polling

76

Banda BaseLa información se intercambia mediante paquetes

Son distintos para SCO y ACLProtegidos mediante códigos detectores y/o correctores de erroresNormalmente se transmiten en una ranura

Pueden ocupar hasta cinco ranuras consecutivas

1 slot

3 slots

5 slots

fn fn+1 fn+2 fn+3 fn+4 fn+5

fn fn+1 fn+2 fn+3 fn+4 fn+5 fn+6 fn+7 fn+8 fn+9 fn+10 fn+11 fn+12

Maestro

Esclavo

77

Banda BaseTráfico SCO y ACL en una piconet:

MAESTRO

ESCLAVO 1

ESCLAVO 2

ESCLAVO 3

ACL ACLSCO SCO SCO SCO ACLACL

78

Banda BasePolling en enlaces ACL:

Un esclavo solo puede enviar tras la indicación del maestroEl maestro invita a transmitir al menos en Npoll slots(negociado)El maestro puede enviar a voluntad

tiempo

Maestro

Esclavo

Datos

Datos

POLL

Slot

79

LMP

LMP (Link Manager Protocol)Responsable de la configuración del enlace entre dispositivos Bluetooth

FuncionesAutenticación

CifradoControl y negociación del tamaño de los paquetes de Banda BaseEstado de los dispositivos en una piconet

Control de energíaSupervisión del enlace...

80

L2CAP

L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol)

Capa de enlacesobre el protocolo Basebandhace de interface (adapta) otros protocolos de comunicación

Proporciona principalmente:Capacidad de multiplexión de protocolos

Segmentación y ensamblado de paquetes

Calidad de servicio (QoS)

Gestión de grupos

Algunas primitivas L2CAPCONNECT / CONNECT RESPONSE; DISCONNECT

CONFIGURE / CONFIGURE RESPONSE

WRITE / READ

81

Estableciendo conexionesMaestro

Inquiry

Inquiry Scan

Inquiry Response

Page

Page Scan

Slave Response

Master Response

Connection

Connection

Esclavo

3

2

4

1

5

7

6

82

Estados de la conexiónActive mode

Maestro y esclavo participan activamente en el canal, transmitiendo o recibiendo paquetes (A,B,E,F,H)

Sniff modeModo de baja potencia en el cual la actividad de escucha del esclavo se reduce

El esclavo escucha solo en determinados intervalos Tsniff. (en los que le transmitirá el maestro) el resto de tiempo duerme (C)

Hold modeTemporalmente (durante THold seg.) no atiende tráfico ACL en el canal (los posibles enlaces SCO siguen atendiéndose).

Largos periodos en los que no vayan a transmitirse paquetesMediante esta capacidad puede ahorrar energía o dedicarse a otras tareas como scanning, paging, inquiring, o atender otra piconet (G)

Park modeModo de muy baja potencia y actividad

Cuando un esclavo no necesita participar en un canal, pero debe seguir sincronizado.Pierde su AM_ADDR

El esclavo parked ha de ser informado de forma especial por el maestro sobre cualquier mensaje u otra información (D, I)

E

A

GH

C

D

I

H

C

B

F

Master

83

SDP

Service Discovery ProtocolDefine cómo una aplicación cliente puede descubrir servicios disponibles y sus características.

Se puede buscar una clase específica de servicioO ver los servicios disponibles

Establece una conexión L2CAP con el dispositivoSe interroga sobre servicios ofrecidosSe obtienen detalles para conectar con el servicio deseadoSe establece una conexión separada para utilizar el servicio

84

Interoperabilidad y perfiles

Los perfiles son un conjunto de mensajes y procedimientos para una situación de uso concreta del equipo.

El concepto de perfil se utiliza para asegurar la interoperabilidad entre varias unidades Bluetooth que cumplan los mismos perfiles.

Cada dispositivo Bluetooth soporta uno o más perfiles.Para interoperar con otro equipo debe tener un perfil compartido

Tocan verticalmente la pila de protocolos.

Perfiles

Pro

toco

los

Aplicaciones

85


Generic access profileproporciona canales seguros entre maestro y esclavo.

Serial port profilepara aplicaciones que necesitan comunicaciones mediante puerto serie

Generic object exchange profileproporciona soporte para el modelo cliente/servidor.un esclavo puede ser tanto cliente como servidor.

LAN access profilepermite a un dispositivo Bluetooth conectarse a una red fija competidor de 802.11

Dialup access profilemotivación original de Ericssonpermite a un notebook comunicarse con un teléfono móvil sin necesidad

de cables

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Fax profilepermite que aparatos de fax se conecten inalámbricamente a teléfonos móviles para enviar y recibir faxes

Cordless Telephony Profilepara conectar un teléfono inalámbrico a la estación base.

Intercom profilepermite a dos teléfonos conectar como walkie-talkies

Headset Profilemanos libres

Los últimos profiles pensados para el intercambio de datos entre dispositivos wireless

File transfer profileSynchronization profile

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Links

Bluetooth SIGwww.bluetooth.org

The Official Bluetooth Wireless Infowww.bluetooth.com

Bluetooth Resource Centerwww.palowireless.com/bluetooth/

BlueZwww.bluez.org

Unidad 3. RAL inalámbricas - Redes de · PDF file · 2007-11-07WiMax...

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