3. 1. Introducción
Las tecnologías de comunicaciones evolucionan día a día vertiginosamente, prin-
cipalmente debido a las crecientes necesidades demandadas por parte de los usuarios
y servicios. Así, nuevos estándares surgen y otros son mejorados, para cubrir nue-
vos escenarios: comunicaciones en movimiento, mayores distancias, mayores tasas de
transferencia, etc. A priori, dentro del espectro de tecnologías actuales, Bluetooth
y WiFi están diseñadas para soportar redes personales y locales, mientras que las
tecnologías celulares junto con WiMAX pretenden cubrir áreas metropolitanas de
mayor extensión. La competencia entre los distintos fabricantes de equipos y pro-
veedores de servicios hace que se ideen nuevas soluciones para cubrir los requisitos
antes citados y lograr mayor cuota mercado.
2. Comienzo del estándar IEEE 802.11
2.1. Introducción del IEEE 802.11
En el IEEE 802.11 WLAN estándar definido en 1997 tiene el objetivo de propor-
cionar acceso inalámbrico a la redes de área local (LAN). Al igual que el resto de los
estándares IEEE 802, el estándar se centra en los dos niveles inferiores del modelo
OSI: capa física y capa de enlace de datos, como muestra la Figura 1.
Figura 1: Capas del modelo OSI
Capa física La capa física tiene como finalidad transportar correctamente la señal
que corresponde a 0 y 1 de los datos que el transmisor desea enviar al receptor. Esta
capa se encarga principalmente de la modulación y codificación de los datos. Se
divide en dos subcapas: PMD y PLCP:
La subcapa PMD (Physical Medium Dependant) se ocupa de la modulación y
de la aplicación de técnicas de espectro ensanchado de la señal. Las técnicas
de modulación 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, después aleatoriamente saltar a
1
4. otra, ej.: La frecuencia portadora cambia durante el tiempo o el transmi-
sor cambia periódicamente la frecuencia según 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, identificada en inglés como
PN) debe ser transmitida. Cada bit correspondiente a un 1 es substituido
por una secuencia de bits específica y el bit igual a 0 es substituido por
su complemento.
• OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing –modulación por
división de frecuencias ortogonales–) OFDM, algunas veces llamada mo-
dulación multitono discreta (DMT) es una técnica de modulación basada
en la idea de la multiplexación de división 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 envío a través del medio radio,
añadiéndoles un preámbulo y una cabecera.
Capa de enlace La capa de transmisión de datos de 802.11, se compone de dos
partes:
1. Control de acceso al medio (MAC)
2. Control lógico del enlace (LLC)
La subcapa LLC de 802.11 es idéntica a la de 802.2 permitiendo una compatibi-
lidad con cualquier otra red 802, mientras que la subcapa MAC presenta cambios
sustanciales para adecuarla al medio inalámbrico. La subcapa MAC (L2) es común
para varios de los estándares 802.11, y sustituye al estándar 802.3 (CSMA/CD –
Ethernet) utilizado en redes cableadas, con funcionalidades especificas para radio
(los errores de trasnmisión son más frecuentes que en los medios de cobre), como
fragmentación, control de error (CRC-Cyclic Redundancy Check), las retransmisio-
nes de tramas y acuse de recibo, que en las redes cableadas son responsabilidad de
las capas superiores.
2.2. IEEE 802.11 legacy
Esta fue la primera versión desarrollada en 1997 y nombrada como estándar
IEEE 802.11 o IEE 802.11 legacy y se caracterizaba por:
Banda de los 2.4 GHz
De todas las técnicas de modulación de espectro ensanchado disponibles se
eligió la secuencia directa (DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum) en lugar
de saltos de frecuencia (FHSS, Frecuency Hopping Spread Spectum) ya que
esta última no cumplía las regulaciones impuestas por la comisión federal de
comunicaciones FCC.
2
5. Estándar Frecuencia Velocidad Distancia
802.11a 5 GHz 54 Mbps 10 m
802.11b 2.4 GHz 11 Mbps 100 m
802.11g 2.4 GHz 54 Mbps 100 m
Tabla 1: Comparaciones de 802.11a/b/g
Tasa de transferencias de 1Mbps hasta los 2 Mbps
Y la capa de acceso al medio (MAC ):
CSMA/CA (Carrier Sense, Multiple Access Collision Avoidance), que especi-
ficaba el control de acceso al medio mediante la detección de portadoras para
evitar colisiones.
Pero esta versión no se llevó a cabo ya que poco después aparecieron la 802.11a y
la 802.11b
2.3. IEEE 802.11 a y IEEE 802.11 b
Ambas de 1999 surgieron de la motivación de aumentar la velocidad, así apare-
cieron mejoras de la capa física como:
802.11a :
• Se empleó la banda de los 5 GHz
• Modulación OFDM
• Hasta 54Mbps
802.11b:
• Siguió en la banda de los 2.4 GHz
• Utilizó modulaciones como DPSK, BPSK o QSPK
Ambas utilizaban como acceso al medio el estándar del CSMA/CA.
2.4. IEEE 802.11 g
Fue la siguiente revisión, en 2003, del estándar que introdujo cambios en la capa
física, y se define como una mezcla de las dos anteriores (802.11a y 802.11b). Se
puede resumir según algunos documentos como una expasión del 802.11a a la banda
de los 2.4 GHz y una modulación OFDM, además de una interoperabilidad con los
dispositivos de tecnología 802.11b.
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6. 3. El estándar IEEE 802.11n
Aunque la tasa máxima de transmisión de datos es de 50 Mbps, el rendimiento
neto obtenido es sólo del 60 % por tanto, para aumentar el rendimiento para intentar
igualarlo a Ehternet, en enero del 2004 se formó el GRUPO DE TAREAS ’n’ (Task
Grop N) . Analizaron muchas propuestas de las cuales dos lucharon por convertirse
en el estandar como son:
1. WWiSE (WorldWide Spectrum Efficiency) apoyado por Texas Instruments,
Broadcom, Conexant, STMicro, Airgo y Bermai, continúa con la compatibili-
dad hacia atrás 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.
Proponían utilizar la tecnología MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), la cual
ofrece mediante la utilización de varias antenas (ver figura 3b) transmitir varios flujos
de datos independientes al mismo tiempo para incrementar la eficiencia del espectro,
también conocido como Multiplexado Espacial además el estándar IEEE 802.11n
utiliza codificación OFDM. El sistema está categorizado como MIMO-OFDM.
3.1. Objetivos del estándar 802.11n
Los objetivos de la 802.11n son:
Mayor throughput
Mayor rango de alcance (Ver figura 2)
Más capacidad a la red
Poco consumo eléctrico
Uso eficiente del espectro
Compatibilidad con equipamiento 802.11a/b/g
Coexistencia de redes
Figura 2: Diferencia 802.11g y 802.11n en el rango de alcance
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7. 3.2. ¿Qué es el sistema MIMO-OFDM?
El principal objetivo del sistema 802.11n es lograr una mayor velocidad de trans-
misión de datos en un canal de desvanecimiento multitrayecto. Una de las formas
sugeridas en el estándar 802.11n es el uso de la tecnología MIMO-OFDM.
¿Qué es el sistema MIMO-OFDM? El aumento de la demanda en la velocidad
de transmisión de datos en los sistemas de acceso inalámbrico requiere un aumento
de ancho de banda y tasa de señalización. A medida que el ancho de banda aumenta,
la distorsión o frecuencia de desvanecimiento se va convirtiendo en un obstáculo.
En el canal multitrayecto se produce la superposición de los distintos símbolos
de transmisión en el receptor. Esto se conoce como ISI, que, si se deja sin solución,
las tasas de error serían muy elevadas.
Una de las soluciones para el problema del ISI es el uso de la técnica OFDM,
propuesto por Bingham en 1990, donde los sistemas OFDM consiste en enviar un
conjunto de ondas portadoras de diferentes frecuencias, donde cada una transporta
información, la cual es modulada en QAM o en PSK.
La tecnología MIMO, para aumentar la velocidad de transmisión de datos en
el canal multitrayecto, se utiliza junto con OFDM. Esto se conoce como MIMO-
OFDM y la tecnología se utiliza en sistemas de 802.11n. Se puede podría decir que
son, “múltiples e independientes arroyos que transmiten simultáneamente para au-
mentar la velocidad de transmisión de datos”.
Por tanto, en una transmisión a velocidades elevadas, la característica multitra-
yecto del entorno causado por el canal MIMO presentará selectividad en frecuencia.
OFDM puede transformar un canal MIMO selectivo en frecuencia, en un conjunto de
canales paralelos y planos en frecuencia, lo cual reduce la complejidad del receptor.
A tener en cuenta... En MIMO-OFDM, es muy importante tener cuidado con
los siguientes aspectos relacionados al empleo de esta técnica:
Sincronización
Efecto de cresta
Estimación de canal
Intervalo de guarda
Sensibilidad.
La sincronización temporal es utilizada para encontrar el inicio del símbolo y la
sincronización en frecuencia es usada para encontrar cada una de las posiciones de
las sub-portadoras, por tanto dada la compleja estructura de MIMO-OFDM, esta
se torna bastante crítica.
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9. Referencias
[1] IEEE Sección España
[2] IEEE - The world’s largest professional association for the ...
[3] http://es.kioskea.net/contents/wifi/wifiintro.php3
[4] http://www.virusprot.com/Wifi-802.11n-articulo.htm
[5] http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/archundia_p_fm/capitulo8.pdf
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