Archivo de marzo 2007

En muchas ocasiones podemos tener la necesidad de desarrollar un sistema para transmitir y recibir información vía radio, sobre todo en entornos en los cuales no es posible la comunicación por cable. Las normativas y regulaciones actuales de la Unión Europea no nos permiten utilizar a nuestro antojo cualquier frecuencia y cualquier potencia de transmisión. Para operar en la mayoría de las bandes de frecuencia se precisa de una licencia.

 

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Sin embargo existen unos pequeños rangos de frecuencia para los cuales no es preciso operar con licencia, siempre y cuando se respeten las máximas potencias de transmisión para cada una de las denominadas bandas libres.

Si pretendemos desarrollar / utilizar un sistema radio sin licencia y operar dentro de la Unión Europea, deberemos atenernos a las bandas y potencias de transmisión de la siguiente tabla.

Banda Potencia
6,765 - 6,795MHz 42dB uA/m
13,553 - 13,567MHz 42dB uA/m
26,957 - 27,283MHz 42dB uA/m ó 10mW
40,66 - 40,7  MHz 10mW
433,05 - 434,79 MHz 10mW
868,0 - 868,6  MHz 25mW
868,7 - 869,2  MHz 25mW
869,3 - 869,4  MHz 10mW
869,4 - 869,65 MHz 500mW
869,7 - 870,0  MHz 5mW
2400,0 - 2483,5  MHz 10mW
5725,0 - 5875,0  MHz 25mW
24,0 -  24,25 GHz 100mW
61,0 -  61,5  GHz 100mW
122,0 - 123,0  GHz 100mW
244,0 - 246,0  GHz 100mW

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La tecnología GPRS (General Packet Radio Service) es diferente de la ya “antigua” conexión CSD (Circuit Switched Data) incluida en el estandard GSM. En CSD, una conexión de datos establece un circuito virtual y reserva todo el ancho de banda de ese circuito durante toda la conexión, independientemente de si se están enviando datos o no, con el consiguiente desaprovechamiento del ancho de banda.

 

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En cambio, GPRS funciona por conmutación de paquetes, lo que implica que muchos usuarios pueden compartir el mismo canal de transmisión. O lo que es lo mismo, el ancho de banda se ocupa con aquellos usuarios que desean enviar datos en un momento dado. Por tanto, se aprovecha mucho más el ancho de banda en el caso de los usuarios que transmiten y reciben datos intermitentemente, que es el caso más habitual (email, descargas de webs, etc son ejemplos de este tipo de transferencias intermitentes).

Otra diferencia importante con CSD, es que en CSD los operadores cobran por tiempo de conexión, pues como comentabamos anterioremente, durante toda la conexión se tiene ocupado un canal independientemente de que se envíe o no información. En cambio en GPRS se cobra por volumen de tráfico enviado y recibido, pues sólo se usa el canal cuando hay transacciones de información. Los múltiples métodos de acceso usados en GSM con GPRS están basados en FDD (Frequency Division Duplex) y FDMA. Durante una sesión GPRS un usuario es asignado a un par de canales de frecuencia de subida y de bajada. Esto está combinado con multiplexación temporal, es decir, comunicación en modo paquetes, lo cual hace posible que varios dispositivos puedan estar compartiendo en mismo canal de frecuencia. Los paquetes de datos tienen longitud fija, correspondiendo al tiempo del slot GSM. En el canal de descarga (downlink) el modo utilizado es un método FIFO, es decir, el primer paquete que entra es el primer paquete servido. En el caso del canal de subida (uplink), se usa el mecanismo de acceso basado en un protocolo de reserva como el SAPR (Slotted ALOHA Packet Reservation) y también con el método FIFO.

 

Clases de dispositivos GPRS.

Los dispositivos que disponen de conectividad GPRS pueden dividirse en tres clases, en función de la capacidad que tengan para sostener simultáneamente una comunicación GSM y GPRS. Estas clase son:

  • Clase A. Pueden estar conectados simultáneamente tanto a GPRS como a GSM.
  • Clase B. Pueden estar conectados a GPRS y GSM, pero sólo un servicio puede utilizarse. Es decir, si tenemos una llamada de voz, el servicio de GPRS se suspenderá. Una vez finalizada la llamada de voz el servicio de GPRS se reestablecerá automáticamente tal y como estaba. La mayor parte de móviles GPRS son de clase B.
  • Clase C. Pueden contectarse tanto a servicios GPRS como GSM, pero debe escogerse manualmente entre uno y el otro.

 

Clases Multislot GPRS
 
En muchas ocasiones podemos oir si un dispositivo GPRS es de clase 8, de clase 10, de clase 12, etc. Esto hace referencia a la velocidad de transmisión de datos sobre GPRS. La velocidad de GPRS va en función del número de slots temporales TDMA asignados. Este número dependerá tanto de la estación a la cual nos conectemos como de la capacidad de nuestro dispositivo GPRS

Multislot Class Downlink Slots Uplink Slots Active Slots 
1 1 1 2
2 2 1 3
3 2 2 3
4 3 1 4
5 2 2 4
6 3 2 4
7 3 3 4
8 4 1 5
9 3 2 5
10 4 2 5
11 4 3 5
12 4 4 5

 

GPRS coding scheme

La velocidad de transferencia no depende únicamente del nº de slots asignados sino también del método de codificación(coding scheme). El método menos robusto, y por consiguente más rápido, es el CS-4, que estará disponible cerca de la estación base (donde la calidad de la señal será más alta y por tanto se es menos propenso a errores de comunicación). Y el más robusto (y por tanto más lento) es el CS-1 que será usado cuando el dispositivo móvil esté lejos de la estación base.

Utilizando CS-4 es posible alcanzar velocidades de 20kbps por slot, sin embargo, el uso de este sistema hará que la cobertura que vea nuestro dispositivo sea el 25% de lo normal. Con CS-1 se puede conseguir velocidades de sólo 8kbps por slot, pero con una cobertura del 98% de lo normal. Las estaciones de hoy en día pueden adaptar la velocidad automáticamente en función de la localización del dispositivo móvil (es decir, en función de la distancia a ellos).

La siguiente tabla muestra la velocidad por slot en función del esquema de codificación:

Método de codificación Velocidad (kbps)
CS-1 8.0 Kbps
CS-2 12.0 Kbps
CS-3 14.4 Kbps
CS-4 20 Kbps

 

Por último, una pequeña tabla comparativa entre las velocidades de la comunicación mediante CSD y mediante GPRS, con las clases comunmente más utilizadas, clase 8 y 10.

Tecnología Download (Kbps) Upload (Kbps) Configuración 
CSD 9.6 9.6 1+1
GPRS (Clase8 y 10 con CS-4) 80.0 20.0 4+1
GPRS (Clase 10 con CS-4) 60.0 40.0 3+2

 

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Conceptos Bluetooth

La tecnología bluetooth es una tecnología para comunicaciones de corto alcance, cuyo objetivo fue, en primer lugar, la substitución de cables de dispositivos, haciendo éstos mucho más portables manteniendo, eso sí, los niveles de seguridad en las comunicaciones. Las principales características del bluetooth son la robustez, el bajo consumo y el bajo coste. Las especificaciones bluetooth definen una completa estructura uniforme para que un amplísimo tipo de dispositivos puedan conectarse y comunicarse entre ellos.

 

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La tecnología bluetooth ha conseguido tal aceptación a nivel mundial que cualquier dispositivo que disponga del bluetooth habilitado puede comunicarse con otro dispositivo bluetooth que se encuentre en sus inmediaciones. Estas comunicaciones inalámbricas entre dispositivos son pequeñas redes de corto alcance de tipo adhoc, conocidas como piconets. Cada dispositivo puede establecer varias piconets simultáneamente, que son establecidas dinámica y automáticamente cuando un dispositivo bluetooth entra en un radio de proximidad de otro dispositivo bluetooth.

Pero la característica más importante de la tecnología bluetooth es la capacidad de poder realizar transmisiones de voz y datos de forma simultánea. Esto nos permite a los muchísimos usuarios de bluetooth disfrutar de soluciones muy útiles, como son los manos libres, los auriculares inalámbricos, impresoras inalámbricas, sincronizar nuestra PDA, etc etc

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Especificaciones para desarrolladores bluetooth. 

A diferencia de otros estandards wireless, las especificaciones wireless bluetooth dan a los desarrolladores de equipos tanto las definiciones de la capa de enlace como las de la capa de aplicación, las cuales soportan aplicaciones de voz y datos.
 
 
Espectro de frecuencia

La tecnología bluetooth opera en banda libre (es decir, no hay que pagar licencias) entre 2.4 y 2.485Ghz utilizando frequency hopping, siendo full duplex y realizando 1600hops/sec (saltos de frecuencia por segundo). La banda de 2.4Ghz está disponible y no requiere de licencias en la mayor parte de paises.
 
 
Robusted frente a interferencias.

La tecnología bluetooth Adaptative Frequency Hopping (AFH) fue diseñada para reducir las interferencias entre tecnologías wireless que compartan el mismo espectro de frecuencia en los 2.4Ghz. AFH intenta trabajar con las bandas de frecuencia disponibles, es decir, las que no están en uso en un determinado momento. Esto lo hace detectando los otros dispositivos del espectro y evitando las frecuencias que éstos usan. Estos saltos de frecuencia adaptativos permiten transmisiones más eficientes, permitiendo gran robusted en las comunicaciones incluso si los dispositivos conviven junto a otras tecnologías inalámbricas. La señal salta a través de 79 frecuencias a intervalos de 1Mhz lo que da un alto grado de inmunidad contra el ruido.
 
 
Rango de operación.

El rango de operación depende de la clase del dispositivo:

  • Clase 3.- Distancias aproximadas de 1m.
  • Clase 2.- Esta es la clase más común de los dispositivos. Tiene un rango de alcance de unos 10m.
  • Clase 1.- Usado principalmente es entornos industriales. Tiene un rango de alcance de unos 100m.


Consumo.

El dispositivo más utilizado, que como comentábamos antes es el de clase 2, consume una potencia de 2.5mW, en consonancia con uno de, las en teoría características del bluetooth, que es el bajo consumo.
 
 
Velocidades de transmisión.

Para la versión del Core 1.2, las velocidades de transmisión son de de hasta 1Mbps. La versión del Core 2.0 soporta velocidades de hasta 3Mbps.

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Bienvenidos mi blog personal blogElectronica.com. Como su propio nombre indica, la temática de este blog girará entorno al mundo de la electrónica y de las nuevas tecnologías, ya que por mi profesión como ingeniero de aplicaciones, estoy en continuo contacto con ciertos dispositivos electrónicos de alta tecnología.

En este blog iré comentando desde un punto de vista general y, sobre todo, súmamente práctico, las características principales de las tecnologías más punteras de hoy en día, como pueden ser las comunicaciones GSM / GPRS / UMTS, comunicaciones bluetooth, comunicaciones en las bandas libres 868 / 869Mhz, Zigbee, GPS, o incluso veremos sistemas microprocesados embebidos, tan de moda (como interesantes y útiles) hoy en día, como muchísimas otras tecnologías.

Espero que este blog sea de tu agrado y, por supuesto, me encantaría recibir tus comentarios ;-)

 

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