1. El estndar IEEE 802.11n y sus comienzos.Ivn Bautista Moreno

2. ndice1. Introduccin 12. Comienzo del estndar IEEE 802.111 2.1. Introduccin del IEEE 802.11 . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2.2. IEEE 802.11 legacy . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2.3. IEEE 802.11 a y IEEE 802.11 b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.4. IEEE 802.11 g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33. El estndar IEEE 802.11n 4 3.1. Objetivos del estndar 802.11n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 3.2. Qu es el sistema MIMO-OFDM? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5I 3. 1.Introduccin Las tecnologas de comunicaciones evolucionan da a da vertiginosamente, prin-cipalmente debido a las crecientes necesidades demandadas por parte de los usuariosy servicios. As, nuevos estndares surgen y otros son mejorados, para cubrir nue-vos escenarios: comunicaciones en movimiento, mayores distancias, mayores tasas detransferencia, etc. A priori, dentro del espectro de tecnologas actuales, Bluetoothy WiFi estn diseadas para soportar redes personales y locales, mientras que lastecnologas celulares junto con WiMAX pretenden cubrir reas metropolitanas demayor extensin. La competencia entre los distintos fabricantes de equipos y pro-veedores de servicios hace que se ideen nuevas soluciones para cubrir los requisitosantes citados y lograr mayor cuota mercado.2.Comienzo del estndar IEEE 802.112.1. Introduccin del IEEE 802.11En el IEEE 802.11 WLAN estndar denido en 1997 tiene el objetivo de propor-cionar acceso inalmbrico a la redes de rea local (LAN). Al igual que el resto de losestndares IEEE 802, el estndar se centra en los dos niveles inferiores del modeloOSI: capa fsica y capa de enlace de datos, como muestra la Figura 1.Figura 1: Capas del modelo OSICapa fsica La capa fsica tiene como nalidad transportar correctamente la sealque corresponde a 0 y 1 de los datos que el transmisor desea enviar al receptor. Estacapa se encarga principalmente de la modulacin y codicacin de los datos. Sedivide en dos subcapas: PMD y PLCP: La subcapa PMD (Physical Medium Dependant) se ocupa de la modulacin y de la aplicacin de tcnicas de espectro ensanchado de la seal. Las tcnicas de modulacin usadas son: FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum espectro esparcido por sal- to de frecuencia) FHSS se basa en el concepto de transmitir sobre una frecuencia por un tiempo determinado, despus aleatoriamente saltar a1 4. otra, ej.: La frecuencia portadora cambia durante el tiempo o el transmi- sor cambia peridicamente la frecuencia segn una secuencia preestable- cida. DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum espectro esparcido por secuen- cia directa) El DSSS implica que para cada bit de datos, una secuencia de bits (llamada secuencia seudoaleatoria, identicada en ingls como PN) debe ser transmitida. Cada bit correspondiente a un 1 es substituido por una secuencia de bits especca y el bit igual a 0 es substituido por su complemento. OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing modulacin por divisin de frecuencias ortogonales) OFDM, algunas veces llamada mo- dulacin multitono discreta (DMT) es una tcnica de modulacin basada en la idea de la multiplexacin de divisin de frecuencia (FDM). La ex- plicaremos con mayor detalle en el apartado 3.2.La subcapa PLCP (Physical Layer Convergent Procedure) se encarga de acondicio-nar las tramas que provienen de la capa MAC para su envo a travs del medio radio,aadindoles un prembulo y una cabecera.Capa de enlace La capa de transmisin de datos de 802.11, se compone de dospartes:1. Control de acceso al medio (MAC)2. Control lgico del enlace (LLC)La subcapa LLC de 802.11 es idntica a la de 802.2 permitiendo una compatibi-lidad con cualquier otra red 802, mientras que la subcapa MAC presenta cambiossustanciales para adecuarla al medio inalmbrico. La subcapa MAC (L2) es comnpara varios de los estndares 802.11, y sustituye al estndar 802.3 (CSMA/CD Ethernet) utilizado en redes cableadas, con funcionalidades especicas para radio(los errores de trasnmisin son ms frecuentes que en los medios de cobre), comofragmentacin, control de error (CRC-Cyclic Redundancy Check), las retransmisio-nes de tramas y acuse de recibo, que en las redes cableadas son responsabilidad delas capas superiores.2.2. IEEE 802.11 legacy Esta fue la primera versin desarrollada en 1997 y nombrada como estndarIEEE 802.11 o IEE 802.11 legacy y se caracterizaba por: Banda de los 2.4 GHz De todas las tcnicas de modulacin de espectro ensanchado disponibles se eligi la secuencia directa (DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum) en lugar de saltos de frecuencia (FHSS, Frecuency Hopping Spread Spectum) ya que esta ltima no cumpla las regulaciones impuestas por la comisin federal de comunicaciones FCC. 2 5. Estndar Frecuencia Velocidad Distancia802.11a 5 GHz54 Mbps 10 m 802.11b 2.4 GHz 11 Mbps100 m802.11g2.4 GHz 54 Mbps100 mTabla 1: Comparaciones de 802.11a/b/g Tasa de transferencias de 1Mbps hasta los 2 MbpsY la capa de acceso al medio (MAC ): CSMA/CA (Carrier Sense, Multiple Access Collision Avoidance), que especi- caba el control de acceso al medio mediante la deteccin de portadoras para evitar colisiones.Pero esta versin no se llev a cabo ya que poco despus aparecieron la 802.11a yla 802.11b2.3. IEEE 802.11 a y IEEE 802.11 bAmbas de 1999 surgieron de la motivacin de aumentar la velocidad, as apare-cieron mejoras de la capa fsica como: 802.11a : Se emple la banda de los 5 GHz Modulacin OFDM Hasta 54Mbps 802.11b: Sigui en la banda de los 2.4 GHz Utiliz modulaciones como DPSK, BPSK o QSPKAmbas utilizaban como acceso al medio el estndar del CSMA/CA.2.4. IEEE 802.11 g Fue la siguiente revisin, en 2003, del estndar que introdujo cambios en la capafsica, y se dene como una mezcla de las dos anteriores (802.11a y 802.11b). Sepuede resumir segn algunos documentos como una expasin del 802.11a a la bandade los 2.4 GHz y una modulacin OFDM, adems de una interoperabilidad con losdispositivos de tecnologa 802.11b.3 6. 3.El estndar IEEE 802.11n Aunque la tasa mxima de transmisin de datos es de 50 Mbps, el rendimientoneto obtenido es slo del 60 % por tanto, para aumentar el rendimiento para intentarigualarlo a Ehternet, en enero del 2004 se form el GRUPO DE TAREAS n (TaskGrop N) . Analizaron muchas propuestas de las cuales dos lucharon por convertirseen el estandar como son:1. WWiSE (WorldWide Spectrum Eciency) apoyado por Texas Instruments, Broadcom, Conexant, STMicro, Airgo y Bermai, contina con la compatibili- dad hacia atrs con el canal de 20 Mhz.2. TGn Sync, apoyado por Cisco, Intel, Nokia, Nortel, Phillips y Sony entre otros, planea emplear el canal de 40Mhz.Proponan utilizar la tecnologa MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), la cualofrece mediante la utilizacin de varias antenas (ver gura 3b) transmitir varios ujosde datos independientes al mismo tiempo para incrementar la eciencia del espectro,tambin conocido como Multiplexado Espacial adems el estndar IEEE 802.11nutiliza codicacin OFDM. El sistema est categorizado como MIMO-OFDM.3.1. Objetivos del estndar 802.11n Los objetivos de la 802.11n son: Mayor throughput Mayor rango de alcance (Ver gura 2) Ms capacidad a la red Poco consumo elctrico Uso eciente del espectro Compatibilidad con equipamiento 802.11a/b/g Coexistencia de redesFigura 2: Diferencia 802.11g y 802.11n en el rango de alcance4 7. 3.2. Qu es el sistema MIMO-OFDM? El principal objetivo del sistema 802.11n es lograr una mayor velocidad de trans-misin de datos en un canal de desvanecimiento multitrayecto. Una de las formassugeridas en el estndar 802.11n es el uso de la tecnologa MIMO-OFDM.Qu es el sistema MIMO-OFDM? El aumento de la demanda en la velocidadde transmisin de datos en los sistemas de acceso inalmbrico requiere un aumentode ancho de banda y tasa de sealizacin. A medida que el ancho de banda aumenta,la distorsin o frecuencia de desvanecimiento se va convirtiendo en un obstculo.En el canal multitrayecto se produce la superposicin de los distintos smbolosde transmisin en el receptor. Esto se conoce como ISI, que, si se deja sin solucin,las tasas de error seran muy elevadas.Una de las soluciones para el problema del ISI es el uso de la tcnica OFDM,propuesto por Bingham en 1990, donde los sistemas OFDM consiste en enviar unconjunto de ondas portadoras de diferentes frecuencias, donde cada una transportainformacin, la cual es modulada en QAM o en PSK.La tecnologa MIMO, para aumentar la velocidad de transmisin de datos enel canal multitrayecto, se utiliza junto con OFDM. Esto se conoce como MIMO-OFDM y la tecnologa se utiliza en sistemas de 802.11n. Se puede podra decir queson, mltiples e independientes arroyos que transmiten simultneamente para au-mentar la velocidad de transmisin de datos. Por tanto, en una transmisin a velocidades elevadas, la caracterstica multitra-yecto del entorno causado por el canal MIMO presentar selectividad en frecuencia.OFDM puede transformar un canal MIMO selectivo en frecuencia, en un conjunto decanales paralelos y planos en frecuencia, lo cual reduce la complejidad del receptor.A tener en cuenta... En MIMO-OFDM, es muy importante tener cuidado conlos siguientes aspectos relacionados al empleo de esta tcnica: Sincronizacin Efecto de cresta Estimacin de canal Intervalo de guarda Sensibilidad.La sincronizacin temporal es utilizada para encontrar el inicio del smbolo y lasincronizacin en frecuencia es usada para encontrar cada una de las posiciones delas sub-portadoras, por tanto dada la compleja estructura de MIMO-OFDM, estase torna bastante crtica. 5 8. (a) Router 802.11 b/g (b) Router 802.11 n6 9. Referencias[1] IEEE Seccin Espaa[2] IEEE - The worlds largest professional association for the ...[3] http://es.kioskea.net/contents/wi/wiintro.php3[4] http://www.virusprot.com/Wi-802.11n-articulo.htm[5] http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/archundia_p_fm/capitulo8.pdf7