2.15.1 Sistemas de Banda Ancha: Espectro Extendido
Esta técnica permite trasmitir señales analógicas como digitales, utilizando una señal analógica, consistiendo en expandir la información de la señal sobre un ancho de banda.
Existen dos tipos de espectro extendido.
2.15.2 Frecuency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
FHSS( espectro esparcido por salto de frecuencia), como técnica de espectro expandido que utiliza la agilidad de la frecuencia para distribuir los datos a través de más de 83MHz de espectro en este esquema la señal, se emite sobre una serie de radio frecuencias aparentemente aleatorias. El receptor captará el mensaje saltando de frecuencia en frecuencia sincrónicamente con el transmisor. Los receptores no autorizados escucharán una señal inentendible. FHSS mitiga los efectos de interferencia atando la señal de datos de transporte a la señal portadora. La cual modula saltos como una función del tiempo de la frecuencia a la próxima a través de la banda; cada transmisor-receptor está programado con un código hopping que define el rango de frecuencias usadas.
Figura 16. Diagrama de Bloque FHSS
2.15.3 Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
DSSS ( Espectro esparcido por secuencia directa); el concepto de este sistema era el uso de todo el canal para producir un único canal rápido de 860 Kbps; En este esquema, cada bit de la señal original se representa mediante varios bits de la señal trasmitida, denominándole a este procedimiento código de compartición; DSSS es un patrón de bit redundante en cada bit que está siendo transferido, los bits insertados son referidos como un chip o un código chipping. Por la inclusión de un chip, un receptor está habilitado para tener rutinas de recuperación de datos en señales basadas en análisis estáticos, un gran número de bits en el código resulta en una señal que es menos probable a ser negativamente afectada por la interferencia; como eso incrementa el tamaño de la señal DSSS requiere más ancho de banda para operar, generalmente usando tres frecuencias no-solapadas, para comunicarse. La capacidad de corrección de errores previene al DSSS de la necesidad de retrasmitir datos que pueden haber sido dañados mientras se enrutan.
Dos esquemas son utilizados por 802.11b para extender el espectro de una sola portadora. CCK (Código complementario Keying) en cuál es obligatorio, mientras que PBCC (Packet Binaty Convolutional Coding), que se puede añadir como una opción para la agilidad del canal
Figura 17. Tres canales a 215 kbps y dos canales a 344 Kbps
2.15.4 Multiplexado por División de Frecuencia (OFDM)
Su funcionamiento radica en dividir una portadora de datos de alta velocidad en varias subportadoras de más baja velocidad y que luego se trasmiten en paralelo; cada portadora de alta velocidad tiene 20MHz de amplitud y se divide en 52 subcanales, cada uno aproximadamente de 300 Khz; OFDM utiliza 48 subcanales para datos, mientras que los 4 restantes se utilizan para la corrección de errores. En cuanto El multiplexado por división de frecuencia ortogonal codificado (COFDM) proporciona velocidades de datos más elevadas y un alto grado de recuperación de la reflexión multirruta, gracias a su sistema de codificación y corrección de errores.
Figura 18. Canales espaciados a distancias menores
Por tanto algunos beneficios de OFDM son: Alta eficiencia Espectral
Resistencia a la interferencia de otras señales de RF Baja distorsión por multitrayectoria.
Son estas las razones por lo que es una técnica muy usada en comunicaciones inalámbricas ya que proporciona mayor robustez al sistema en contra del ruido y la degradación de la señal por multitrayectoria; cómo podemos observar en la figura 19 un mayor número de canales y niveles de potencia.
Figura 19. Uso del espectro electromagnético entre 2 y 5 GHz. (Flores, 2009)
2.15.5 Acceso múltiple al medio compartido
Las diversas estaciones que buscan trasmitir pueden hacerlo simultáneamente, sin colisiones, mientras utilicen sus frecuencias de portadora asignadas y se siga las reglas de potencia e interferencia. Los receptores deben sintonizar la frecuencia portadora, para obtener broadcasts de una estación especfica. En las redes telefónicas existen tres técnicas que se han utilizado para compartir las ondas por aire.
TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo).- Cada dispositivo puede utilizar todo el espectro disponible en la célula, pero solo durante un periodo breve.
FDMA (Acceso Múltiple por División de Frecuencia).- Cada dispositivo puede utilizar una porción del espectro disponible, durante tanto tiempo como lo necesite el dispositivo mientras se encuentra en la célula.
CDMA (Acceso Múltiple por División de Código).- Es una técnica que combina la dos anteriores; se constituye en un sistema más avanzado y el que conduce a las tecnologías inalámbricas móviles de Tercera Generación (3G).
2.15.6 (CSMA/CA) Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Colisión Evitable.
Es muy similar a muchos aspectos a CSMA/CD en Ethernet; el protocolo CSMA/CA está diseñado para reducir la probabilidad de colisiones entre múltiplos dispositivos que acceden a un medio, este método utiliza un mecanismo de detección de portadora tanto físico como virtual.
El intercambio de frames RTS y CTS anterior al frame de datos real es una forma de distribuir esta información de reserva del medio. Los frames RTS y CTS contienen un campo de duración que define el periodo durante el cual es necesario el medio, para trasmitir el frame de datos real, el frame ACK que regresa y todos los espacios entre frames (IFSs)
.
Figura 20. Función de Coordinación Distribuida (DCF)
La tecnología inalámbrica de banda ancha revolucionará la vida de los usuarios permitiendo conectarse directamente con las personas y la información relevantes mediante una conexión a alta velocidad desde cualquier parte. Intel cree que las tecnologías inalámbricas como 3G, Wi-Fi, WiMAX y UWB coexistirán funcionando de forma sinergética para cubrir las necesidades de los usuarios. Es probable que ninguna de las tecnologías inalámbricas de banda ancha llegue a dominan ni a estar omnipresente.