07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 1 ESCUELA POLITECNICA NACIONAL COMUNICACIONES INALAMBRICAS INTEGRANTES: CHICAIZA LUIS TORRESANO JUAN TEMA: CAPA FISICA INFRARROJA DEL ESTÁNDAR IEEE PARA REDES DE AREA LOCAL INALAMBRICAS

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 2 CAPA FISICA INFRARROJA TEMAS:  INTRODUCCION  TECNOLOGÍA INFRARROJA  FORMATO DE LA TRAMA  SENSIBILIDAD DEL RECEPTOR  MODELO DE RADIACIÓN

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 3 CAPA FISICA INFRARROJA INTRODUCCION Una parte de las redes inalámbricas son las redes infrarrojas que en la actualidad se han ido desplazando debido al desarrollo de otras tecnologías inalámbricas que ofrecen mejores características. Se presentan tres capas físicas en el estándar IEEE :  Infrarrojo  Espectro expandido por salto de frecuencia y  Espectro expandido por secuencia directa. La tecnología infrarroja esta bien adaptada para aplicaciones de bajo costo, bajo alcance, tales como redes ad hoc.

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 4 CAPA FISICA INFRARROJA Ejemplo de una red Ad-Hoc

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 5 CAPA FISICA INFRARROJA TECNOLOGÍA INFRARROJA  Utiliza modulación de intensidad de la luz, este proceso se realiza variando la corriente de un diodo LED y la detección directa de la portadora óptica que es realizada por un fotodiodo PIN. Se usa frecuentemente los fotodiodos LEDs y PIN.  Se refleja en las superficies brillantes, no en las paredes ni objetos opacos.  Es interferida por la luz del ambiente, la luz fluorescente las cuales radian en las mismas longitudes de onda.  Otro factor que afecta a las comunicaciones infrarrojas es el ruido térmico

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 6 CAPA FISICA INFRARROJA  La exposición excesiva a la radiación de IR puede originar lesiones oculares.  En la práctica, el promedio de potencia es de: 250 mW a 2 Mbps y 125 mW a 1 Mbps.  La señal transmitida debe procesarse para permitir su detección con el nivel de la relación señal a ruido lo mas bajo posible, se utiliza modulación L-PPM, 16-PPM para 1 Mbps y 4-PPM para 2 Mbps.

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 7 CAPA FISICA INFRARROJA  Los sistemas con tecnología infrarroja pueden clasificarse de acuerdo a los diferentes modos de radiación que usa para intercambiar la energía Óptica entre transmisores- receptores: punto-a-punto, cuasi-difuso y difuso. La especificación IEEE fue desarrollada para los sistemas de difusión FORMATO DE LA TRAMA  Transporta la unidad de datos del protocolo MAC (MPDU).  Debe permitir interoperabilidad con futuras capas infrarrojas.  Soportar múltiples velocidades

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 8 FORMATO DE LA TRAMA  Debía ser optimizada para el funcionamiento a través de la minimización de tasas de errores en la trama (FER).  Formato adoptado por el estándar IEEE  Los campos sombreados el la figura son transmitidos usando L-PPM, los tres primeros campos son transmitidos con modulación OOK usando el mismo pulso de 250 ns.  La principal capacidad de interoperabilidad con futuras capas físicas depende si se elige adherir al formato los tres primeros campos.

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 9 FORMATO DE LA TRAMA  SYNC, se usa para la recuperación de la señal de reloj, para detectar la portadora y para permitir la estabilización del circuito del receptor, corresponde a una señal de reloj de 2 MHz.  SFD, este campo corresponde al delimitador de inicio de trama que ejecuta la alineación de las tramas, la palabra 1001 fue adoptada por el estándar.  DR, es usado para identificar el tipo de capa de física que transmitió la trama. En el estándar actual hay dos tipos correspondientes a 1 y 2 Mbps, este campo transporta implícitamente información de sincronización para decodificar los símbolos PPM.  DCLA, usado para permitir al circuito receptor ajustar a la diferencia entre el nivel medio de la señal del OOK y el campo basado en L-PPM. Un formato diferente de DCLA se especifica para cada una de las velocidades.  Se decide incluir un campo de longitud de trama (LENGTH) con el fin de obedecer las reglas básicas de las redes IEEE 802.

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 10 CAPA FISICA INFRARROJA LA SENSIBILIDAD DEL RECEPTOR Y PROBLEMAS DE RENDIMIENTO El rendimiento de la capa de física infrarroja se estima a través del cálculo del FER, el cálculo simple del BER puede llevar a conclusiones erróneas, el FER esta dado por: El FER debe ser más bajo que 4x10E-5 para tramas con 512 bytes de datos. La sensibilidad del receptor es la mínima energía radiada (la energía óptico sobre la unidad de área) requerido para lograr esta especificación de FER, bajo un ambiente estacionario irradiado de luz de nivel de 0.1mW/cm2. Este valor de FER es logrado a una relación señal a ruido de 2.66 dB, asumiendo un área activa de 1 cm2 y el uso máximo de la probabilidad del receptor de PPM

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 11 SENSIBILIDAD DEL RECEPTOR SENSIBILIDAD DEL RECEPTOR Probabilidades de error en la detección de los campos de trama.

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 12 SENSIBILIDAD DEL RECEPTOR SENSIBILIDAD DEL RECEPTOR La sensibilidad del receptor fue especificada a 2x10e-5 mW/cm2 para 1 Mbps y 8x10e-5 mW/cm2 para 2 Mbps. Estos valores incluyen un margen para imperfecciones en la implementación y factores no incluidos en los cálculos. Se considera solamente un ambiente de ruido estacionario, no el producido por la interferencia de la luz artificial. Sin embargo un receptor óptico desarrollado con baja atención a los problemas de interferencia óptica pueda ser aceptable, pero con un rendimiento muy degradado operando bajo luz artificial. No existe un valor de sensibilidad máximo en el receptor especificado en el estándar. Existe varias opciones para incrementar el rendimiento del enlace el cual esta en conformidad con el estándar IEEE Incremento en el área activa el receptor. Incremento en el área activa el receptor. El uso de diversidad angular tanto al emisor como al receptor. El uso de diversidad angular tanto al emisor como al receptor. El uso de técnicas de cancelación de interferencia El uso de técnicas de cancelación de interferencia

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 13 CAPA FISICA INFRARROJA EL MODELO DE RADIACIÓN DEL EMISOR La especificación de un modelo de radiación de emisor tenía en cuenta: Minimización de las pérdidas de la propagación. Minimización de las pérdidas de la propagación. Permitir el funcionamiento de sistemas en un gran conjunto de diferentes ambientes de propagación. Permitir el funcionamiento de sistemas en un gran conjunto de diferentes ambientes de propagación. Asegurando su conformidad con las normas de seguridad para la radiación infrarroja Asegurando su conformidad con las normas de seguridad para la radiación infrarroja Un arreglo con todos los LEDs orientados verticalmente produciría un exceso de radiación alrededor de la fuente, el número, la orientación, el modelo de la radiación, y la energía emitida de cada LED en el arreglo son parámetros que pueden perfeccionarse para hacer la distribución de energía tan uniforme como sea posible, minimizando así las pérdidas de la propagación del canal. Idealmente las radiaciones deben tener un valor constante ligeramente superior a la sensibilidad del receptor por encima del área de toda la celda, se asume que las estaciones estaría moviéndose sobre un plano paralelo al techo. Idealmente las radiaciones deben tener un valor constante ligeramente superior a la sensibilidad del receptor por encima del área de toda la celda, se asume que las estaciones estaría moviéndose sobre un plano paralelo al techo.

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 14 MODELO DE RADIACIÓN DEL EMISOR MODELO DE RADIACIÓN DEL EMISOR Se especifica en términos de una máscara que define los límites de radiación como medida para una prueba al receptor. El algoritmo usado definía una máscara investigada para una optimización en el modelo de radiación, contando las tolerancias industriales en la orientación y las características ópticas de los LEDs, se considerada dos casos extremos en términos de pérdidas de propagación: para grandes plantas abiertas y los cuartos cerrados. La máscara se define por los límites de radiación, para cada ángulo entre el eje del emisor y el eje de prueba del receptor posicionado a 1 m del emisor. La radiación es normaliza por el pico de energía. El modelo de radiación de emisor perfeccionado corresponde a una serie de 11 LEDs disponibles comercialmente: un LED con en ángulo de poder medio (hpa) = 41° y 15 mW de potencia óptica total, orientado verticalmente y 10 LEDs, con el hpa = 9° y 11 mW de potencia óptica total, orientado a 50° con el vertical.

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 15 MODELO DE RADIACIÓN DEL EMISOR La mascara del modelo de radiación se muestra en la Figura

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 16 CAPA FISICA INFRARROJA SOPORTE DE LA TASA DE DATOS OPTATIVA Con el propósito de minimizar el problema de la estación oculta, la misma cobertura de celda es especificada para 1 y 2 Mbps. Esto requiere aproximadamente la misma energía por símbolo a 1 y 2 Mbps. Puesto que de la densidad del pulso de una señal 4 PPM es cuatro veces de la señal 16 PPM, el promedio de la energía óptica emitida a 2 Mbps es aproximadamente 6 dB mas que la emitida a 1 Mbps. Sin embargo, puesto que las tramas a 2 Mbps requieren la mitad de tiempo para ser transmitidas, la sanción en términos de energía óptica por trama es de aproximadamente 3 dB. En resumen, la transmisión a 2 Mbps es opcional mientras la transmisión a 1 Mbps en recepción es obligatoria

07 diciembre 2005 Comunicaciones Inalambricas 17 CAPA FISICA INFRARROJA CONCLUSIONES Una ventaja del infrarrojo respecto a la radio es la ausencia de disposiciones que regulan el uso, además, el infrarrojo se refleja en las superficies brillantes y pasa a través del vidrio, pero no de las paredes ni otros objetos opacos. Por esta razón, las emisiones de infrarrojo están limitadas a un solo recinto, lo que reduce el nivel de interferencia. En la actualidad los medios infrarrojos ya no son muy difundidos debido a los avances de la tecnología que utiliza radio frecuencia, superando las desventajas que impone los medios infrarrojos como son: consumo excesivo de potencia, corto alcance, interferencia de la luz artificial y la luz solar.

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