La tecnología MIMO permite tener diversidad de caminos, ya que hay varias
antenas en el emisor y en el receptor, como se esquematiza en la siguiente figura,
lo que permitirá mejorar
notoriamente las
velocidades de
transmisión
y
el alcance
de estas redes.
3.5.3.2 Capa MAC de 802.11
El
mecanismo
de
control
de
acceso
al
medio
está
basado
en
un
sistema
denominado CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collition Avoidance).
Los protocolos CSMA son los mismos
utilizados en Ethernet cableado
(Ver 3.1.2).
Sin embargo, en Ethernet cableado, se utilizaba el mecanismo de control de
acceso CSMA/CD (CSMA con detección de colisiones). En
las redes inalámbricas
es muy
dificultoso utilizar mecanismos de detección de colisiones, ya que
requeriría la implementación de equipos de radio “full-duplex” (los que serían muy
costosos)
y
adicionalmente,
en
las
redes
inalámbricas
no
es
posible
asumir
que
todas las estaciones puedan efectivamente escuchar a todas las otras (lo que está
básicamente asumido en los mecanismos del tipo “detección de colisiones”).
En las redes inalámbricas, el hecho de “escuchar” el medio y verlo “libre” no
asegura que
realmente lo esté en puntos cercanos. Es por ello que el mecanismo
utilizado en las WLAN se basa en evitar las colisiones, y no en detectarlas.
Esto se logra de la siguiente manera:
1.
Si una
máquina desea transmitir, antes de hacerlo “escucha” el medio. Si lo
encuentra
ocupado,
lo
intenta
más
tarde.
Si
lo
encuentra
libre
durante
un
tiempo (denominado
IFS = Distributed
Inter Frame Space), la máquina
puede comenzar a transmitir.
2.
La máquina destino recibe la trama, realiza el chequeo de CRC y envía una
trama de reconocimiento (ACK)
3.
La recepción de la trama ACK indica a la máquina original que
no existieron
colisiones. Si no se recibe el ACK, se retransmite la trama hasta que se
reciba el ACK, o se supere el máximo número de retransmisiones.
Para
poder
implementar
un
sistema
de
prioridades
en
la
transmisión,
se
definen
tres
tiempos
de
espera
diferentes
(IFS),
cada
uno
con
una
duración
preestablecida:
DIFS: Distributed-coordinated-function (DCF)
Inter Frame Space. Se
utiliza
cuando se desea enviar datos largos y de baja prioridad.
SIFS: Short Inter Frame Space: Se utiliza cuando se desea enviar datos
cortos y de alta prioridad (por ejemplo, paquetes ACK)
PIFS: Point-Coordination-Function (PCF)
Inter Frame Space: Se utiliza solo
cuando el AP coordina las transmisiones. Tiene una duración intermedia
entre DIFS y SIFS.
A
los efectos de
reducir
la probabilidad de que dos máquinas
transmitan al mismo
tiempo debido a que
no se escuchan entre sí, la
recomendación define
un
mecanismo de “detección virtual de portadora” (Virtual Carrier Sense), que
funciona de la siguiente forma:
Una
máquina
que
desea
transmitir
una
trama,
envía
primero
una
pequeña
trama
de
control
llamada
“RTS” (Request
To Send,
o
“Solicitud para poder Enviar”),
que
incluye
la dirección de origen
y destino,
y la duración de
la siguiente
trama
(incluyendo
la
trama
a
enviar
y
su
correspondiente
respuesta
ACK).
La
máquina
de destino responde (si el medio está libre) con una trama de control llamada
“CTS” (Clear
To Send, o “Todo está libre para que envíes”),
que incluye la misma
información de duración.
Todas
las
máquinas reciben
el RTS
y/o
el CTS,
y por
lo
tanto,
reciben
la
información de por cuanto tiempo estará ocupado el medio. De esta manera,
tienen
un “indicador
virtual” de ocupación del
medio, que les informa cuánto
tiempo deben esperar para poder intentar transmitir.
Este
mecanismo
reduce
la
probabilidad
de
colisiones
en
el
área
del
receptor.
Si
existen máquinas que están
fuera del alcance del emisor, pero dentro del alcance
del receptor, recibirán
la trama CTS (enviada por el receptor)
y
aunque
no puedan
escuchar la trama del emisor, no ocuparán el medio mientras ésta dure.
Las
tramas
IEEE
802.11
difieren
de
las
tramas
IEEE
802.3
que
se
detallaron
en
3.1.3. A diferencia de las sencillas tramas 802.3, una red inalámbrica necesita
intercambiar entre sus nodos información de control, implementar procesos de
registración, administración de movilidad y de energía, y mecanismos de
seguridad. Por ello, fue
necesario agregar campos adicionales a las
tramas MAC
de IEEE 802.11, así como definir, además de tramas de datos, tramas de control y
administración.
Como se
vio anteriormente,
la capa
física (PHY) incluye el preámbulo, SFD (Start
of frame) y el largo de la trama. La trama generada en la capa MAC en IEEE
802.11 se detalla a continuación:
Frame
control
Dur/ID
Dirección
1
Dirección
2
Dirección
3
Control
de
secuenc
ia
Dirección
4
Dato
s
/
Relle
no
CR
C
2
1
6
6
6
2
6
0-2312
4
El primer campo, Frame Control, indica el tipo de trama (codificado con 2 bits,
permite
diferencia
entre
tramas
de
datos,
tramas
de
control
o
tramas
administrativas),
y
el
subtipo
(codificado
con
4
bits,
permite
hasta
16
subtipos
de
trama para cada
tipo).
Indica también si los datos se encuentran o
no encriptados.
Dentro de éste campo se
reservan 2 bits para el tipo de
trama (permitiendo
hasta
4
tipos diferentes. El campo
Duración /
ID se
utiliza
para
identificar el
largo
de los
datos
fragmentados
que
siguen.
A
diferencia
de
la
trama
IEEE
802.3,
esta
trama
tiene 4 campos de direcciones, correspondientes al origen, al destino, y a las
direcciones de los AP a los que fuente y destino están conectados. El campo
Control de secuencia es
utilizado para numerar los datos fragmentados. Los datos
puede tener
un largo máximo de
2.312
bytes
(superior
a los
1.500
bytes
soportados por 802.3). Finalmente, se utilizan 4 bytes para control de errores,
CRC.
Como
se
mencionó
anteriormente,
la
subcapa
MAC
cotiene,
adicionalmente,
una
subcapa
de
gerenciamiento
(MAC
Management).
Esta
subcapa
se
encarga
de
la
administración del establecimiento de las comunicaciones entre las estaciones
y el
AP.
Esta
subcapa
implementa
los
mecanismos
necesarios
para
soportar
la
movilidad.
Uno de las tareas de
la subcapa de gerenciamiento es el proceso de
registración,
el que se lleva a cabo mediante el intercambio de tramas del tipo “Association
Request”, enviadas
por el terminal
al AP y
“Association response”, enviadas
del
AP al terminal. Adicioamente,
Adicionalmente, el AP envía en forma cuasi-periódica, cada aproximadamente 100
ms,
tramas administrativas del subtipo
“beacon” (“baliza”).
Estas tramas permiten
la sincronización y el control de la potencia recibida por parte de los terminales.
Otra de las tareas de la subcapa de gerenciamiento es la controlar
los “handoffs”,
es decir, la movilidad de un terminal desde un AP a otro. Cuando la potencia de la
señal recibida en la tramas “beacon” disminuye por debajo de un determinada
umbral, el
terminal
puede
comenzar
un
proceso
de
reasociación,
hacia
otro
AP
cuya potencia de señal sea mayor. Para este proceso se intercambian tramas
administrativas del tipo
“Reassociatio
Request”
y
“Reassociation
Response) entre
el terminal y el nuevo AP.
3.5.4 Alcance de IEEE 802.11
El alcance de las
redes WLAN depende de diversos
factores, como ser, velocidad
de transmisión,
modulación
utilizada,
tipo de ambiente de
trabajo (abiertos o
cerrados), tipo y materiales de las construcciones cercanas, interferencias
externas, etc.
Algunas
reglas
generales
pueden
tenerse
en
cuenta:
Existe
una
relación
entre
la
longitud de onda
y
el alcance. Señales con mayores
longitudes de onda (menores
frecuencias) llegarán más lejos que señales con menores longitudes de onda
(mayores frecuencias). Adicionalmente, las mayores longitudes de onda tienen
mejor propagación a
través de sólidos (como paredes, por ejemplo). Otra relación
genérica es que, a medida que la
velocidad aumenta, el alcance disminuye.
Finalmente,
la
modulación
utilizada
tiene
su
efecto
en
el
alcance.
OFDM
es
una
técnica
más
eficiente
que
DSSS,
permitiendo,
a
iguales
distancias
mayores
velocidades de información, o a iguales velocidades, mayor alcance.
La siguiente tabla ilustra
una aproximación de
los alcances en
las diversas
tecnologías y velocidades [21]
Data Rate (Mbps)
802.11a (40 mW with 6
dBi gain diversity patch
antenna) Range
802.11g (30 mW with 2.2
dBi gain diversity dipole
antenna)
802.11b (100 mW with
2.2 dBi gain diversity
dipole antenna)
54
13 m
27 m
-
48
15 m
29 m
-
36
19 m
30 m
-
24
26 m
42 m
-
18
33 m
54 m
-
12
39 m
64 m
-
11
-
48 m
48 m
9
45 m
76 m
-
6
50 m
91 m
-
5.5
-
67 m
67 m
2
-
82 m
82 m
1
-
124 m
124 m
Puede verse como 802.11a tiene, en similares condiciones, menor alcance que
802.11g (para
las mismas
velocidades). Asimi
Portal para Investigadores y Profesionales
