REDES PAN
Crespo Lemache Doris Abigail Paredes Jara Estefania Elizabeth Escuela Politécnica del Ejército
Abstract The aim of the present article is to introduce the reader into the Personal Area Network (PAN) making reference in what a Network is. Reading this article you would understand how a PAN works, how did they appear and general characteristics. It also important to highlight the normative that this network uses and most importantly their applications.
1. INTRODUCCION
El término redes de área personal fue introducido por Zimerman quien lo usó para denotar una comunicación entre dispositivos electrónicos próximos usando el cuerpo como un conductor i de información. La motivación para el advenimiento de tales redes viene del hecho, que existe la necesidad de intercambiar datos no solo a la larga distancia (como comúnmente se hace referencia en las comunicaciones), sino también entre dispositivos que lleva una persona o situaciones donde las personas tienen una conversación locuaz distante. Este concepto de comunicaciones personal viene siendo desarrollada e implementada mediante diferentes tecnologías. Las redes de área personal (PAN), es un nuevo miembro de la familia de las telecomunicaciones. Este tipo de tecnología resulta muy eficaz ya que se basa principal mente en comunicaciones inalámbricas las cuales experimentaron un crecimiento muy importante dentro de la última década. Estas tecnologías permitieron una altísima transferencia de datos dentro de las soluciones de sistemas o redes inalámbricas. La ventaja de las comunicaciones inalámbricas es que con la terminal la persona se puede mover por toda el área de cobertura, lo que no ocurre
con las redes de comunicaciones fijas; esto permitirá el desarrollo de diferentes soluciones PAN y cambiará el concepto de los espacios personales. 2. REDES INALÁMBRICAS Las bases del concepto de red para espacio personal provinieron de ideas que surgieron en el año 1995 en el Massachusetts Institute of ii Technology (MIT) provienen para usar en señales eléctricas o impulsos eléctricos provenientes del cuerpo humano, y así poder comunicar el mismo con dispositivos adjuntos. Esto fue aceptado en primera instancia por los laboratorios de IBM Research y luego tuvo muchas variaciones desarrolladas por las diferentes instituciones y compañías de investigación. Las diferentes soluciones de PAN incluyen lo siguiente:
Proyecto Oxygen (MIT); Pico-radio; Infared Data Association (IrDA); Bluetooth;
La tecnología inalámbrica funciona casi del mismo modo que lo hacen los teléfonos móviles: se utilizan ondas de aire, en vez de cables, para llevar los datos de un punto a otro. Existen limitaciones en cuanto al lugar desde donde
doris_15md@hotmail.com estefy1906@hotmail.com
puede acceder a Internet: debe estar dentro del alcance de un punto de acceso, la parte de una red inalámbrica que transmite los datos al ordenador. Red de área amplia inalámbrica (WWAN) - El alcance de una WWAN puede llegar hasta 30 km, lo que ofrece a los usuarios un modo de seguir conectados mientras se desplazan o están alejados de otra infraestructura de red.
La arquitectura PAN es una red para un persona, entre personas, y entre persona y el mundo exterior. Se convierte por tanto, en una arquitectura pura de capas para el usuario, adoptando una forma semejante a la mostrada en la Figura 2. Areas de Cobetura
Red de área local inalámbrica (WLAN) - Una WLAN crea un alcance que puede llegar hasta 90 m. Puede conectarse a una WLAN desde su oficina o instalaciones de acceso público. Red de área personal inalámbrica (WPAN) Un dispositivo PAN inalámbrico normalmente tiene un alcance de hasta 30 m, lo que libera de las limitaciones de los cables.
3. QUÉ SON LAS REDES PAN Red de área personal o PAN (personal area network) es una red de computadora utilizada para la comunicación entre los dispositivos de información de la computadora y diferentes tecnologías cerca de una persona tal como se muestra en la Figura 1:
Red PAN
Figura 2. Área de cobertura de las redes PAN. Tamaño comparativo inalámbricas
con
otras
tecnologías
Algunos ejemplos de dispositivos que se utilizan en un PAN son las computadoras personales, impresoras, máquinas de fax, teléfonos, PDA como el mostrado en la Figura 3, escáneres y consolas de videojuegos. Las PAN pueden incluir dispositivos alámbricos e inalámbricos . En particular cuando se usa el medio inalámbrico, Se refiere a las PANs inalámbricas PDA (Asistente personal digital)
Figura 1. Red PAN El radio usual de cobertura de este tipo de red se extiende de forma genérica a un radio de acción de unos pocos metros, 10 como máximo
Figura 3. Dispositivo PDA
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Un cable PAN se construye generalmente con conexiones USB y Firewire, mientras que las tecnologías tales como Bluetooth y la comunicación por infrarrojos forman típicamente una red inalámbrica PAN, WPAN. La tecnología inalámbrica WPAN es de cortoalance, en relación a la tecnología WLAN. Sin embargo WLAN y WPAN tienen situaciones complementarias: WPAN enfatiza el bajo costo y el bajo consumo de potencia, usualmente permite una rápida transmisión y un máximo flujo de datos. WLAN enfatiza sobre una gran cantidad de datos y un amplio rango de cobertura que representa un gasto en los costos y el consumo de potencia. En general la tecnología PAN se utiliza para los siguientes servicios:
Servicios personales.- Telemonitoreo médico, control de aplicaciones y servicios en hogares pequeños.
Servicios de negocios.- Impresión y transmisión de archivos, desde un dispositivo celular a una impresora o un computador.
Servicios de entretenimiento.- Tales como nuevos controles para consolas de video juegos.
3.1. FUTURO DE REDES PAN A pesar que Bluetooth es de bajo costo y bajo consumo de potencia, este no es la solución óptima para algunas aplicaciones tales como telemonitoreo y control, que requieren un baja tasa de información (pocos cientos de bits por segundo). Por lo tanto algunas alternativas tecnológicas pueden ser consideradas y la tecnología Ultra Wideband (UWB) es una de las iii más prometedoras (17). Antenas apropiadas pueden ser desarrolladas para PAN con los siguientes requerimientos:
Pequeñas y de bajo costo Eléctricamente eficientes en el caso de UWB
Gran ancho de banda y posible operación sobre múltiples anchos de banda
Adaptar unos sistemas de múltiples antenas para aplicaciones PAN y algunas técnicas de comunicación pueden proveer la coexistencia con otros sistemas y sobre todo capacidad, acrecentando las capacidades de mitigación de interferencia y la robustez de conectividad entre ambos; un usuario PAN y una red externa. El desarrollo de las tecnologías WPAN debería no solo ofrecer soluciones superiores a las ya existentes, sino que también debería ofrecer soluciones para diferentes tecnologías que pudieron haber ganado un uso muy difundido en un determinado tiempo. En un tiempo estas soluciones podrían aparecer. De acuerdo con el FCC(comisión federal de iv comunicaciones) , el término “tecnología UWB” define un esquema de transmisión inalámbrica que ocupa un ancho de banda de más del 25% de la frecuencia central o más que 1.5 GHz. UWB apareció en 1980 y fue usado principalmente en radio bases en aplicaciones que podrían explotar una posición exacta y capacidad de rastreo. Debido a los recientes desarrollos en bajo costo, baja potencia y procesamiento. UWB está empezando a ser más atractiva para la comunicación en dispositivos de corto alcance. UWB es típicamente implementado en un modo sin portadora. Es directamente modulado en “impulsos” de corta duración que ocupan un gran ancho de banda instantáneo. Las siguientes son características interesantes v de UWB para aplicaciones PAN : Gran capacidad espacial: Una tecnología propietaria UWB ha medido picos de velocidad de hasta 50 Mbps para un rango de 10 m. y prevé que 6 de tales sistemas podrían operar dentro del mismo circulo de 10 m. de radio solo con un mínimo de degradación. Esto produce una capacidad espacial de 1.000.000 bps/m2, que aproximadamente es 12 veces lo de IEEE 802.11a y 30 veces lo de los sistemas Bluetooth. Potencial cumplimiento para operación no licenciada global: Las emisiones de potencia de UWB están orientadas a estar por debajo de los niveles de emisión actualmente permitidos, para emisiones accidentales. Por lo tanto UWB
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coexistirá y sustenta la existencia de los servicios de radio estrechos causando cambios casi imperceptibles en el piso de ruido de aquellos receptores. Alta resolución y distancia robusta que mide la capacidad: los tiempos extremadamente buenos de resolución de los sistemas UWB permiten el desarrollo de capacidad de la localización precisa. Esta capacidad puede ser usada para proveer nuevas funcionalidades para seguridad y mas generalmente el uso más eficaz de la red. PAN de banda ancha [B-PAN] es un futuro desarrollo de PAN hacia nuevas técnicas de ancho de banda con capacidad de banda ancha para comunicaciones inalámbricas. Esto soportará aplicaciones sobre los 400 Mbps y probablemente operará sobre las bandas de frecuencia de 5 o 60 GHz . B-PAN usará nuevas tecnologías como UWB, voz sobre B-PAN, y modulación adaptable para soportar un QoS adaptable. La Investigación en nuevas interfaces de radio para B-PAN es un área de investigación abierta. ANCHO DE BANDA WPAN
utilizar UWB este ancho de banda se eleva llegando a tasas de transmisión de 1Gbps y mayores como ya se describió 4. TECNOLOGÍAS UTILIZADAS EN LAS REDES PAN, HACIENDO REFERENCIA A ESTÁNDARES Y DISPOSITIVOS En la actualidad, las redes PAN usan básicamente como medio físico al aire, esto a través de tecnologías clásicas en comunicación que acortan distancias: Wireless y Bluetooth. El Wireless ha aventajado al Bluetooth por su versatilidad a la hora de implementar redes LAN en el momento que se lo desee, pero el Bluetooth sigue siendo utilizado dado que la mayoría de dispositivos portátiles (celulares, PDAs), usan este medio para la transmisión rápida, y de acuerdo a la operadora o institución que proporciona el servicio, gratuita. Sin embargo para su completo desarrollo es necesario que estas redes garanticen una seguridad de alto nivel, que sean altamente adaptables a diversos entornos, y que sean capaces de proporcionar una alta gama de servicios y aplicaciones, tanto aplicaciones que requieran una alta calidad multimedia como pueden ser la video conferencia, la televisión digital o los videojuegos, como aplicaciones de telecontrol que requieran anchos de banda muy bajos soportados sobre dispositivos de muy reducido tamaño. NORMA BLUETOOTH
Figura 4. Grafica comparativa entre ancho de banda de red WPAN y WLAN
Figura 5. Logo de la norma IEE 802.15 la cual rige las comunicaciones en redes WPAM por bluetooth
En la figura 4 se observa claramente como mejora el ancho de banda cuando se aplica la tecnología UWB; la tecnología típica, es decir, el Bluetooth e infrarrojo son considerados para redes WPAN de baja velocidad mientras que al
Para este tipo de redes inalámbricas de corto alcance 802.15 es la especificación de comunicaciones aprobada a principios del 2002 por la IEEE-SA (Institute of Electrical and
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Electronics Engineers Standards Association) para redes tipo WPANs tal como lo muestra el símbolo de la figura 4. La versión inicial, 802.15.1, fue adaptada para especificaciones de Bluetooth 1.1. 4.1.1.
TECNOLOGÍA BLUETOOTH
La tecnología Bluetooth originalmente fue desarrollada por Ericsson en 1994. En febrero de1998, se formó un grupo llamado Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) cuyo objetivo era desarrollar las especificaciones para Bluetooth 1.0, que se publicaron en julio de1999. Bluetooth puede transmitir velocidades de aproximadamente 1 Mbps, que corresponde a 1600 saltos por segundo en modo full dúplex, con un alcance de aproximadamente diez metros.
Bluetooth Normas Bluetooth El estándar Bluetooth se divide en múltiples vii normas : IEEE 802.15.1 define Bluetooth 1.x, que puede alcanzar velocidades de 1 Mbps; IEEE 802.15.2 recomienda prácticas para utilizar la banda de frecuencia de 2.4 GHz (la frecuencia también utilizada por WiFi). Sin embargo, este estándar todavía no se ha aprobado; Figura 6. Logo universal de bluetooh
IEEE 802.15.3 es un estándar que actualmente se está desarrollando, ofrecerá velocidad de banda ancha (20 Mbps)con Bluetooth;
Bluetooth cuyo logo universal se observa en la figura 6 es una norma emergente en redes de área personal, que permite la transmisión de datos entre dispositivos como teléfonos móviles, dispositivos de mano como Dell Axim Pocket PC y ordenadores portátiles o en general a través de ondas de radio de corto alcance. Con la tecnología Bluetooth se pueden llevar a cabo tareas como actualizar el calendario del dispositivo de mano y, a continuación, sincronizar los datos con el calendario del ordenador vi portátil.
IEEE 802.15.4 es un estándar que actualmente se está desarrollando para el uso con aplicaciones Bluetooth de baja velocidad
Es una tecnología de red inalámbrica de corto alcance, que se utiliza para conectar dispositivos entre sí sin una conexión por cable, los dispositivos Bluetooth no necesitan una línea de visualización directa para comunicarse. El objetivo de Bluetooth es transmitir voz o datos entre equipos con circuitos de radio de bajo costo, a través de un rango aproximado de entre diez y cien metros, utilizando poca energía.
4.1.2.
PAN BLUETOOTH
Aplicada a las redes pan el bluetooth es una tecnología que permite crear una red Ethernet con vínculos inalámbricos entre equipos móviles, teléfonos móviles y dispositivos portátiles. Puede conectarse a los siguientes tipos de dispositivos Bluetooth habilitados que funcionan con PAN: un dispositivo de usuario de red de área personal (PANU, Personal Area Network User), un dispositivo de red ad hoc de grupo (GN) o un dispositivo de punto de acceso de red viii (NAP, Network Access Point) . A continuación se proporciona más información sobre cada uno de ellos:
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Dispositivos PANU. La conexión a un dispositivo PANU Bluetooth habilitado crea una red ad hoc que incluye su equipo y el dispositivo.
Dispositivos GN. La conexión a un dispositivo GN Bluetooth habilitado crea una red ad hoc que incluye el equipo, el dispositivo GN y los dispositivos PANU conectados al mismo dispositivo GN.
Dispositivos NAP. La conexión a un dispositivo NAP Bluetooth habilitado permite conectar el equipo con una red mayor, como una red local, una red corporativa o Internet.
5.
¿EXISTEN REDES PAN IMPLEMENTADAS EN NUESTRO PAÍS? ¿QUÉ PROVEEDORES Y CUÁLES SON LOS SERVICIOS QUE OFERTAN A TRAVÉS DE ESTAS?
Conociendo que los rangos de cobertura de las redes LAN abarcan a las redes PAN, podemos notar que a pesar de las prestaciones de las redes PAN, se utiliza generalmente redes LAN, esto también a razón de varios aspectos que se detallan a continuación:
Los equipos que clásicamente importan son de tipo LAN.
Los dispositivos Bluetooth todavía son destinados para servicios de transmisión recepción unidireccional de datos.
Las empresas grandes como operadoras, basan sus servicios en redes WLAN. Debido a la facilidad que tienen para facturar sus los servicios prestados.
4.2. TECNOLOGÍA INFRARROJO El conjunto de especificaciones que constituyen el estándar internacional para el desarrollo de sistemas de comunicaciones a través de rayos infrarrojos adopta el mismo nombre de la asociación que los produce: IrDA, del inglés "Infrared Data Association” , la cuál está patrocinada por más de 160 industrias y fue establecida en 1993 con el objetivo de crear las especificaciones y estándares para los equipos y protocolos empleados en este tipo de enlaces. Los estándares de IrDA definen comunicaciones bidireccionales punto a punto empleando un haz de luz infrarroja que requiere línea de vista, un ángulo no mayor de 30 grados y una distancia que no excede un metro para obtener tasas de transmisión de datos entre 9.6Kbps y 16Mbps dependiendo del entorno.
se
Lugo de buscar empresas por los servicios que prestan se encontró un proveedor que presta el servicio en cuestión, son servicios simples por lo que las soluciones resultan bastante similares. Se tuvo la oportunidad de realizar unas preguntan, las mismas que se presentan a continuación Página Web
Estos estándares están divididos en dos segmentos diferentes para satisfacer las necesidades del mercado: IrDA-Data: Empleado para transferencias bidireccionales de información en forma inalámbrica y con altas tasas de transmisión entre dispositivos portátiles. IrDA-Control: Establecido para cursar comunicaciones de control entre dispositivos periféricos como teclados, ratones, joysticks o controles remotos. La distancia máxima se amplía hasta garantizar un mínimo de 5 metros con tasas de transmisión alrededor de 75Kbps.
Figura 7. Logo de la empresa consultada “sistemas comunicacionales”
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Empresa: “Soluciones Computacionales” (figura 7) Entrevistado: Ing. Roberto Mosquera Gerente General. fono: 022-597-196
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Realizado por: Doris Crespo estudiante de la Escuela Politécnica del Ejército séptimo nivel de Electrónica y Telecomunicaciones.
IrDA: posee una velocidad promedio de 9.6kbps115kbps y su velocidad máxima alcanza los 4Mbps
¿Se puede establecer una red PAN y qué características tendría principalmente?
Home RF (radio frecuencia en el hogar): posee una velocidad promedio de 0.8Mbps-5Mbps y su velocidad máxima alcanza los 10Mbps
Si es posible realizarlo, y contaría con las características que éstas redes presentan como son un alcance mínimo de 10m y en sí dependería de las necesidades del usuario, por ejmplo puede realizarse en una o dos plantas.
Bluetooth: posee una velocidad promedio de 10Mbps-100Mbps y su velocidad máxima alcanza los 460Mbps
¿Entre cuántos equipos se podría conectar red?
El número de elementos de red dependerá del uso que tendrá la misma, se podrán utilizar un mayor número de dispositivos si la red es solo para trasmitir datos e imprimir en equipos bluetooth, pero en el caso de acceso a internet se presenta una limitante pues se dependerá también de la velocidad de trabajo y el número de usuarios que trabajen simultáneamente.
¿Existen limitantes en cuanto a la información a transmitir?
Mediante la red Pan se puede transmitir todo tipo de datos, sin embargo todo dependerá de la compatibilidad de los dispositivos móviles por ejemplo si están en la capacidad de leer archivos .pdf o .doc
¿Cuál sería el costo aproximado de la implementación de una red PAN y en qué tiempo se concluiría?
Es imposible conocer el costo y tiempo de implementación, sin antes realizar un estudio del área de trabajo, conocer la aplicación para la cual se necesita implementarla, saber si será en una o dos plantas y entonces posteriormente se determinará el equipo que se requiera. 6.
Cuáles son las velocidades máximas que soportan estas redes?
No existe una velocidad determinada para este tipo de redes ya que estas trabajan de acuerdo a la tecnología utilizada. Los valores pico y promedio de cada tecnología estan determinados a continuación:
Wireless: posee una velocidad promedio de 80Mbps-100Mbps y su velocidad máxima alcanza los 300Mbps 7.
CONCLUSIONES
Red de área personal o PAN (personal area network) es una red de computadora utilizada para la comunicación entre los dispositivos Algunos ejemplos de dispositivos que se utilizan en un PAN son las computadoras personales, impresoras, máquinas de fax, teléfonos, PDA, escáneres y consolas de videojuegos. Las PAN pueden incluir dispositivos alámbricos e inalámbricos . En particular cuando se usa el medio inalámbrico, Se refiere a las PANs inalámbricas WPAN En la actualidad, las redes PAN usan básicamente como medio físico al aire, esto a través de tecnologías clásicas en comunicación que acortan distancias: Wireless y Bluetooth. El Wireless ha aventajado al Bluetooth por su versatilidad a la hora de implementar redes LAN en el momento que se lo desee, pero el Bluetooth sigue siendo utilizado dado que la mayoría de dispositivos portátiles (celulares, PDAs), usan este medio para la transmisión rápida y usualmente gratuita. Para redes tipo WPANs 802.15 es la especificación de comunicaciones aprobada a principios del 2002 por la IEEE-SA (Institute of Electrical and Electronics Engineers Standards Association) Bluetooth es una norma emergente en redes de área personal, que permite la transmisión de datos entre dispositivos como teléfonos móviles, dispositivos de mano como Dell Axim Pocket PC
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y ordenadores portátiles o en general a través de ondas de radio de corto alcance. Conociendo que los rangos de cobertura de las redes LAN abarcan a las redes PAN, podemos notar que a pesar de las prestaciones de las redes PAN, se utiliza generalmente redes LAN, Debido a los recientes desarrollos en bajo costo, baja potencia y procesamiento. UWB está empezando a ser más atractiva para la comunicación en dispositivos de corto alcance El uso de tecnología WPAN resulta óptima debido a su alta resolución y distancia robusta que mide la capacidad: los tiempos extremadamente buenos de resolución de los sistemas UWB permiten el desarrollo de capacidad de la localización precisa.
Nuestra Madre de la Merced. Obtuvo el título bachiller en Ciencias especialidad Físico Matemático en el año 2008 en Quito, Ecuador con Mención de honor. Posee el titulo de suficiencia en el idioma Inglés obtenido en la Escuela Politécnica del Ejército en el año 2010. Su educación superior la realiza actualmente en la Escuela Politécnica del Ejército sede Sangolquí, en la especialidad de Ingeniería Electrónica en Telecomunicaciones
9. i
http://www.sersc.org/journals/IJBSBT/vol2_no2/3 .pdf ii
PAN de banda ancha [B-PAN] es un futuro desarrollo de PAN hacia nuevas técnicas de ancho de banda con capacidad de banda ancha para comunicaciones inalámbricas.
iii
http://es.wikipedia.org/wiki/WPAN
http://www.comlab.hut.fi/opetus/333/2004_2005_ slides/UWB.pdf iv
8.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://es.wikipedia.org/wiki/Ultrawideband
BIOGRAFIAS
Doris Abigail Crespo Lemache nació en Quito el 01 de octubre de 1990 su educación primaria la desarrollo en la Escuela Fiscal Femenina Espejo. Sus estudios continuaron en la Unidad Educativa Experimental Manuela Cañizares (UEE) obteniendo el título bachiller en Ciencias especialidad Físico Matemático en el año 2008 en Quito, Ecuador. Posee el titulo de suficiencia en el idioma Inglés obtenido en la Escuela Politécnica del Ejército en el año 2007. Su educación superior la realiza actualmente en la Escuela Politécnica del Ejercito sede Sangolquí, en la especialidad de Ingeniería Electrónica en Telecomunicaciones
v
http://redesdedatosinfo.galeon.com/enlaces2128 636.html vi
http://www.cjnet.com.ve/como_funciona.html
vii
http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.15
viii
http://windows.microsoft.com/es-ES/windowsvista/What-is-a-Bluetooth-personal-area-networkPAN ix
http://solucionescompu.es.tl
Estefanía Elizabeth Paredes Jara nació en Quito el 19 de octubre de 1990 su educación primaria y secundaria la desarrolló en el Colegio Particular Femenino
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