La tecnología inalámbrica

I. INTRODUCCIÓN

n los últimos años las tecnologías inalámbricas se han expandido rápidamente y con un gran éxito de tal forma que podríamos decir que ocupan un rol importante en nuestra vida cotidiana.

En casa, en la oficina, en las universidades e institutos, en las empresas, aeropuertos y muchos sitios más, podemos hacer uso de esta tecnología que nos permite mantenernos siempre comunicados de forma fácil y económica a través de dispositivos móviles.

Es por ello que desde la creación de la primera versión del estándar 802.11 en el año 1997, el crecimiento de esta tecnología basado en redes inalámbricas (WLAN) no ha parado de crecer de forma inestimable hasta el día de hoy.

El gran éxito que ha tenido esta tecnología ha hecho que la gente quiera poder acceder a aplicaciones multimedia como juegos en tiempo real, audio y videoconferencia a través de sus

Documento recibido el 07 de noviembre de 2010. Esta investigación descriptiva se realizó en la Escuela Politécnica de Ejército, como parte del programa de Maestría en Gerencia en Redes y Telecomunicaciones.

H. M. Domínguez trabaja en la Universidad Técnica del Norte en el Departamento de Redes de Comunicación, Ibarra-Ecuador (teléfono 5936-2955-433 ext7203; e-mail: mdominguez11@gmail.com)

P. S. Fuertes trabaja en Telconet S. A. en el Departamento del NOC (Network Operation Center), Pedro Gosseal 148 y Mariano Echeverría, Quito-Ecuador (teléfono 3963100 ext. 257; e-mail: pfuertes@uio.telconet.net).

C. A. Fuertes trabaja en GlobalCrossing Ecuador S.A. en el Departamento de Wireless, Quito-Ecuador (teléfono 5932-4005134; e-mail: cristian.fuertes@globalcrossing.com).

dispositivos inalámbricos, todo esto manteniendo una velocidad de datos que satisfaga sus necesidades, las cuales no eran cubiertas por los primeros estándares ya que estaban pensados para aplicaciones “best effort”.

Afortunadamente, desde entonces la tecnología ha continuado desarrollándose pasando por estándares como el 802.11a y 802.11g, los cuales brindaban una mayor tasa de datos; hasta que en el año 2002 se empezó a definir algunas mejoras a nivel físico y MAC como parte de un nuevo estándar que basándose en el 802.11a permitiese conseguir tasas de transmisión superiores a los 100Mbps.

Así se plantaban las primeras bases del estándar 802.11n, el cual definía un conjunto de mecanismos y mejoras para proporcionar a los usuarios mayores tasas de datos, alcance y fiabilidad.

El estándar 802.11n ha sido recientemente ratificado por la organización IEEE en septiembre de este año. A pesar de ello, algunos distribuidores han ido lanzando productos que incorporaban algunas de las características descritas en los diferentes borradores del estándar.

Sin duda 802.11n marca una verdadera revolución en el mundo de las comunicaciones, aumentando la velocidad de las redes inalámbricas de una forma increíble y acercándolas de esta forma a las tasas brindadas por las redes cableadas.

II. CAPA FÍSICA ESTÁNDAR IEEE 802.11N

A. OFDM

La capa física del estándar 802.11n se desarrolló basándose en la estructura de la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) de 802.11a. Esta elección se hizo ya que OFDM es mucho más adecuada para entornos de desvanecimiento (fading) ante posibles interferencias, debido a que modula el conjunto de datos en las diferentes subportadoras y por tanto sólo se verían afectadas algunas subportadoras, las cuales luego pueden ser recuperadas mediante algún método de corrección de errores.

Además, la utilización de OFDM resulta imprescindible si se toma en cuenta que es tolerante con los errores de sincronización de tiempo, muy común en sistemas de intercambio con elevadas tasas de datos.

Para 802.11a, el tiempo de símbolo es de 4ms (incluyendo los 800ns de intervalo de guarda). Por tanto, para 54 Mbps cada uno de estos símbolos lleva 216 bits de información y 72 bits de corrección de errores repartidos dentro de las 48 subportadoras de datos disponibles.

En 802.11n, se mantiene estos 4ms de tiempo de símbolo pero el número de subportadoras para cada canal de 20 MHz aumenta a 52, incrementando la tasa de datos máxima de 54 a 65 Mbps para una transmisión de radio.

Dado que 802.11n también permite la utilización de hasta 8 tasas de transmisión distintas y un número de transmisores a 4, tenemos hasta 32 tasas de datos disponibles.

B. MIMO

El sistema MIMO, Múltiples entradas – Múltiples salidas (Multiple Input – Multiple Output) consiste en un transmisor con múltiples antenas transmitiendo a través de un medio de propagación hacia un receptor con múltiples antenas.

Este sistema aprovecha fenómenos físicos en la transmisión como la propagación multitrayectoria para incrementar la tasa de transmisión y reducir considerablemente la tasa de transmisión (contraproducentes en un sistema SISO convencional).

Tradicionalmente, en las comunicaciones de radio se utilizaba un sistema SISO (Single-Input Single-Output) en las que tanto el transmisor como el receptor estaban configuradas con una antena.

En este tipo de sistemas, la cantidad de información que puede ser transportada depende de la cantidad de potencia de señal que excede el ruido en el receptor (SNR). Mientras mayor sea el valor de SNR, mayor será la cantidad de información que podrá llevar la señal y podrá recuperar el receptor.

A continuación describiremos algunas técnicas que hace servir MIMO para mejorar el SNR en el receptor.

Transmit Beamforming

Esta técnica consiste en enviar diversas señales de radio desfasadas desde múltiples antenas que luego son añadidas en una única señal por el receptor; la Fig. 1 muestra un ejemplo de esta técnica. Al transmitir con más de una antena es posible coordinar la señal que se envía desde cada una de ellas, consiguiendo mejorar notablemente la señal recibida.

Fig. 1 Representación del sistema Transmit Beamforming [1]

Debido a que cada señal es enviada desde una distancia diferente desde cada antena, es probable que cada una de ellas llegue al receptor con una determinada fase. Esta diferencia en fase afecta a la potencia total de la señal en el receptor, pero ajustando adecuadamente la fase de cada una de las señales en el transmisor, la señal recibida puede aumentarse, incrementando así el SNR.

Para aumentar la señal en el receptor

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