Articulo de referencia

IEEE 802.15

IEEE 802.15 es un grupo de trabajo del comité de estándares IEEE 802 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) que especifica los estándares para redes inalám...

IEEE 802.15 es un grupo de trabajo del comité de estándares IEEE 802 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) que especifica los estándares para redes inalámbricas especializadas (WSN). Anteriormente, este grupo de trabajo se conocía como Grupo de Trabajo para Redes de Área Personal Inalámbricas.

El número de grupos de trabajo en IEEE 802.15 varía según el número de proyectos activos. La lista actual de proyectos activos se puede consultar en el sitio web de IEEE 802.15 .

IEEE 802.15.1: WPAN/Bluetooth

El grupo de trabajo uno se basa en la tecnología Bluetooth . Define la especificación de la capa física (PHY) y del control de acceso al medio (MAC) para la conectividad inalámbrica con dispositivos fijos, portátiles y móviles dentro o que ingresan al espacio operativo personal. Los estándares se publicaron en 2002 y 2005. [ 1 ] [ 2 ]

IEEE 802.15.2: Coexistencia

El grupo de trabajo dos aborda la coexistencia de redes inalámbricas de área personal ( WPAN ) con otros dispositivos inalámbricos que operan en bandas de frecuencia no licenciadas, como las redes inalámbricas de área local ( WLAN ). El estándar IEEE 802.15.2-2003 se publicó en 2003 [ 3 ] y el grupo de trabajo dos entró en "hibernación" [ 4 ] .

IEEE 802.15.3: WPAN de alta velocidad

IEEE 802.15.3-2003

IEEE 802.15.3-2003 es un estándar MAC y PHY para redes WPAN de alta velocidad (de 11 a 55  Mbit/s). El estándar se puede descargar mediante el programa IEEE Get, [ 5 ] financiado por voluntarios de IEEE 802.

IEEE 802.15.3a

IEEE P802.15.3a fue un intento de proporcionar una enmienda de mejora de banda ultraancha de mayor velocidad para IEEE 802.15.3 para aplicaciones que involucran imágenes y multimedia. Los miembros del grupo de trabajo no pudieron llegar a un acuerdo sobre dos propuestas tecnológicas, Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal Multibanda (MB-OFDM) y UWB de Secuencia Directa (DS-UWB), respaldadas por dos alianzas industriales diferentes, y fue retirada en enero de 2006. [ 6 ] Los documentos relacionados con el desarrollo de IEEE 802.15.3a están archivados en el servidor de documentos de IEEE. [ 7 ]

IEEE 802.15.3b-2006

La enmienda IEEE 802.15.3b-2005 se publicó el 5 de mayo de 2006. Mejoró la norma 802.15.3 para optimizar la implementación y la interoperabilidad del MAC. Esta enmienda incluye numerosas optimizaciones, corrige errores, aclara ambigüedades y añade aclaraciones editoriales, manteniendo la compatibilidad con versiones anteriores. Entre otros cambios, la enmienda definió las siguientes nuevas características: [ 8 ]

  • un nuevo punto de acceso al servicio (SAP) de entidad de gestión de capa MAC (MLME)
  • política de reconocimiento implícito que permite encuestas
  • Encabezados del protocolo de control de enlace lógico / acceso a subred (LLC/SNAP)
  • Asignación de direcciones de multidifusión
  • Múltiples períodos de contienda en una superfama
  • un método para ceder tiempo de canal a otro dispositivo en la PAN
  • Recuperación de red más rápida en caso de que el coordinador de piconet (PNC) se desconecte abruptamente.
  • un método para que un dispositivo devuelva información sobre la calidad de la señal de un paquete recibido.

IEEE 802.15.3c-2009

El estándar IEEE 802.15.3c-2009 se publicó el 11 de septiembre de 2009. El grupo de trabajo TG3c desarrolló una capa física (PHY) alternativa basada en ondas milimétricas para el estándar 802.15.3-2003 de redes inalámbricas personales (WPAN) existente. El grupo de trabajo IEEE 802.15.3 TG3c se formó en marzo de 2005. Esta WPAN de ondas milimétricas está diseñada para operar en el  rango de 57 a 66 GHz. Dependiendo de la región geográfica, se dispone de un ancho de banda de entre 2 y 9  GHz (por ejemplo,  en Norteamérica, la banda de 57 a 64 GHz está disponible sin licencia, según lo define la norma FCC 47 CFR 15.255). La WPAN de ondas milimétricas permite una velocidad de datos muy alta y un alcance corto (10 m) para aplicaciones que incluyen acceso a internet de alta velocidad, descarga de contenido en streaming (vídeo bajo demanda, HDTV, cine en casa, etc.), streaming en tiempo real y bus de datos inalámbrico para la sustitución de cables. En el estándar se definieron un total de tres modos PHY: [ 9 ]

  • Modo de portadora única (SC) (hasta 5,3  Gbit/s)
  • Modo de interfaz de alta velocidad (HSI) (portadora única, hasta 5  Gbit/s)
  • Modo audio/visual (AV) (OFDM, hasta 3,8  Gbit/s).

IEEE 802.15.3d-2017

La norma IEEE Std 802.15.3d-2017 define una capa física (PHY) alternativa en el rango de frecuencias THz bajas, entre 252  GHz y 325  GHz, para enlaces punto a punto conmutados. Se definen dos modos PHY que permiten velocidades de datos de hasta 100  Gb/s utilizando ocho anchos de banda diferentes entre 2,16  GHz y 69,12  GHz.

IEEE 802.15.3e-2017

La norma IEEE Std 802.15.3e-2017 proporciona una capa física (PHY) alternativa y define una capa de control de acceso al medio (MAC) modificada en esta enmienda. Se han definido dos modos PHY que permiten velocidades de datos de hasta 100  Gb/s utilizando la  banda de 60 GHz. Se han definido métodos MIMO y de agregación para aumentar las velocidades máximas de comunicación alcanzables. Se ha definido el acuse de recibo de pila para mejorar la eficiencia del control de acceso al medio (MAC) cuando se utiliza en una topología punto a punto (P2P) entre dos dispositivos.

IEEE 802.15.3f-2017

La norma IEEE Std 802.15.3f-2017 amplía la canalización de RF de las capas físicas de ondas milimétricas para permitir el uso del espectro hasta 71  GHz. La norma 802.15.3f se inició debido a que varios dominios regulatorios extendieron las  bandas exentas de licencia de 60 GHz hasta 71  GHz.

IEEE 802.15.4: WPAN de baja velocidad

Pila de protocolos para 802.15.4

IEEE 802.15.4-2003 (WPAN de baja velocidad) se ocupa de la baja velocidad de datos pero de la muy larga duración de la batería (meses o incluso años) y de la muy baja complejidad. El estándar define tanto la capa física (Capa 1) como la capa de enlace de datos (Capa 2) del modelo OSI . La primera edición del estándar 802.15.4 se publicó en mayo de 2003. Varios protocolos de capa de red (o malla) estandarizados y propietarios se ejecutan sobre redes basadas en 802.15.4, incluidos IEEE 802.15.5, Zigbee , Thread , 6LoWPAN , WirelessHART e ISA100.11a .

PHY alternativo de baja tasa WPAN (4a)

IEEE 802.15.4a (anteriormente IEEE 802.15.4a-2007) es una enmienda a IEEE 802.15.4 que especifica capas físicas (PHY) adicionales al estándar original. El principal interés radicaba en proporcionar una mayor precisión en la localización y medición de distancias (con una precisión de 1 metro o superior), un mayor rendimiento agregado, escalabilidad en las tasas de datos, mayor alcance y menor consumo de energía y coste. Las bases seleccionadas son dos PHY opcionales que consisten en una radio de pulsos UWB (que opera en el espectro UWB no licenciado) y un espectro ensanchado por chirp (que opera en  el espectro no licenciado de 2,4 GHz). La radio UWB pulsada se basa en la tecnología UWB pulsada continua (véase C-UWB ) y podrá ofrecer comunicaciones y medición de distancias de alta precisión. [ 10 ]

Revisión y mejora (4b)

La norma IEEE 802.15.4b fue aprobada en junio de 2006 y publicada en septiembre de 2006 como IEEE 802.15.4-2006. El grupo de trabajo 4b de IEEE 802.15 se creó para desarrollar un proyecto de mejoras y aclaraciones específicas a la norma IEEE 802.15.4-2003, tales como la resolución de ambigüedades, la reducción de la complejidad innecesaria, el aumento de la flexibilidad en el uso de claves de seguridad, consideraciones para las asignaciones de frecuencia recientemente disponibles, entre otras.

Enmienda PHY para China (4c)

La norma IEEE 802.15.4c fue aprobada en 2008 y publicada en enero de 2009. Esta norma define una modificación de la capa física (PHY) que añade nuevas especificaciones de espectro de radiofrecuencia (RF) para adaptarse a los cambios normativos chinos que han abierto las bandas de 314-316  MHz, 430-434  MHz y 779-787  MHz para su uso en redes PAN inalámbricas dentro de China.

Enmienda PHY y MAC para Japón (4d)

El Grupo de Trabajo 4d del IEEE 802.15 se encargó de definir una enmienda al estándar 802.15.4-2006. Dicha enmienda define una nueva capa física (PHY) y los cambios necesarios en la capa de autenticación de mensajes (MAC) para admitir una nueva asignación de frecuencias (950  MHz - 956  MHz) en Japón, coexistiendo con sistemas de etiquetas pasivas en dicha banda.

Enmienda MAC para aplicaciones industriales (4.ª ed.)

El Grupo de Trabajo 4e del IEEE 802.15 tiene como objetivo definir una enmienda MAC al estándar 802.15.4-2006. El propósito de esta enmienda es mejorar y ampliar la funcionalidad del MAC 802.15.4-2006 para a) brindar un mejor soporte a los mercados industriales y b) permitir la compatibilidad con las modificaciones propuestas en la red WPAN china. Se realizaron mejoras específicas para agregar salto de canal y una opción de ranura de tiempo variable compatible con ISA100.11a. Estos cambios fueron aprobados en 2011.

Modificación de PHY y MAC para RFID activo (4f)

El Grupo de Trabajo del Sistema RFID Activo IEEE 802.15.4f tiene como objetivo definir nuevas capas físicas inalámbricas (PHY) y mejoras a la capa MAC del estándar 802.15.4-2006 que sean necesarias para admitir nuevas capas PHY para aplicaciones bidireccionales y de determinación de ubicación de sistemas RFID activos.

Modificación de la capa física para redes de servicios públicos inteligentes (4G)

El Grupo de Trabajo IEEE 802.15.4g Smart Utility Networks (SUN) tiene como objetivo crear una enmienda PHY a 802.15.4 para proporcionar un estándar que facilite aplicaciones de control de procesos a gran escala, como la red eléctrica inteligente de servicios públicos , capaz de soportar redes grandes y geográficamente diversas con una infraestructura mínima, con potencialmente millones de puntos finales fijos. En 2012 publicaron el estándar de radio 802.15.4g. [ 11 ] El comité TR-51 de la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones desarrolla estándares para aplicaciones similares. [ 12 ]

Capas físicas (PHY) de banda ultraancha (UWB) mejoradas y técnicas de medición de distancia asociadas (4z)

Aprobada en 2020, [ 13 ] modificación de los PHY UWB (por ejemplo, con opciones de codificación) para aumentar la precisión e intercambiar información relacionada con el alcance entre los dispositivos participantes.

IEEE 802.15.5: Redes de malla

IEEE 802.15.5 proporciona el marco arquitectónico que permite a los dispositivos WPAN promover redes de malla inalámbricas interoperables, estables y escalables . Este estándar se compone de dos partes: redes de malla WPAN de baja velocidad y de alta velocidad. La malla de baja velocidad se basa en el protocolo MAC IEEE 802.15.4-2006 , mientras que la malla de alta velocidad utiliza el protocolo MAC IEEE 802.15.3/3b. Las características comunes de ambas mallas incluyen la inicialización de la red, el direccionamiento y la unidifusión multisalto. Además, la malla de baja velocidad admite multidifusión, difusión confiable, portabilidad, rastreo de ruta y función de ahorro de energía, y la malla de alta velocidad admite servicio multisalto con garantía de tiempo.

La creación de redes malladas para redes IEEE 802.15.1 está fuera del alcance de la norma IEEE 802.15.5 y, en su lugar, se lleva a cabo dentro del grupo de trabajo de redes malladas Bluetooth .

IEEE 802.15.6: Redes de área corporal

En diciembre de 2011, el grupo de trabajo IEEE 802.15.6 aprobó un borrador de un estándar para tecnologías de redes de área corporal (BAN). El borrador fue aprobado el 22 de julio de 2011 mediante votación por carta para iniciar el proceso de votación del patrocinador. [ 14 ] El Grupo de Trabajo 6 se formó en noviembre de 2007 para centrarse en un estándar inalámbrico de bajo consumo y corto alcance que se optimizaría para dispositivos y operaciones en, dentro o alrededor del cuerpo humano (pero no limitado a humanos) para servir a una variedad de aplicaciones que incluyen medicina, electrónica de consumo y entretenimiento personal.

IEEE 802.15.7: Comunicación por luz visible

La reunión inaugural del Grupo de Trabajo 7 se celebró en enero de 2009, donde se le encomendó la tarea de redactar estándares para la comunicación óptica en espacio libre mediante luz visible. [ 15 ] El estándar 802.15.7-2011 se publicó en septiembre de 2011. En 2015, se creó un nuevo grupo de trabajo para revisar el estándar 802.15.7, con varias capas PHY y rutinas MAC nuevas para admitir comunicaciones ópticas de cámara (OCC) y Light Fidelity (LiFi). Dado que el nuevo borrador se volvió demasiado extenso, en marzo de 2017, el Grupo de Trabajo 802.15 decidió continuar con el 802.15.7 solo con OCC, que es solo difusión, y crear un nuevo grupo de trabajo, el 802.15.13, para trabajar en un nuevo estándar para LiFi, que obviamente necesitaba una capa MAC significativamente revisada, además de nuevas PHY. La revisión de la norma 802.15.7-2018 se publicó en abril de 2019. En septiembre de 2020, se aprobó una nueva PAR y un nuevo grupo de trabajo comenzó a trabajar en una primera enmienda, la P802.15.7a, con el objetivo de aumentar la velocidad de datos y el alcance para OCC.

IEEE P802.15.8: Comunicaciones con reconocimiento de pares

El 29 de marzo de 2012, la IEEE P802.15.8 recibió la aprobación de la Junta de Estándares de la IEEE para formar un Grupo de Trabajo que desarrollara un estándar para Comunicaciones con Conciencia de Pares (PAC) optimizado para comunicaciones entre pares y sin infraestructura, con coordinación totalmente distribuida y que opere en bandas inferiores a 11  GHz. El estándar propuesto apunta a velocidades de datos superiores a 100  kbit/s, con velocidades de datos escalables de hasta 10  Mbit/s. Las características del estándar propuesto incluyen:

  • descubrimiento de información entre pares sin asociación
  • descubrimiento del número de dispositivos en la red
  • comunicaciones grupales con pertenencia simultánea a múltiples grupos (normalmente hasta 10)
  • posicionamiento relativo
  • retransmisión de múltiples saltos
  • seguridad

El borrador del estándar está en desarrollo; puede encontrar más información en la página web del Grupo de Trabajo 8 de IEEE 802.15 .

IEEE P802.15.9: Protocolo de gestión de claves

El 7 de diciembre de 2011, la IEEE P802.15.9 recibió la aprobación del Consejo de Normas de la IEEE para formar un Grupo de Trabajo encargado de desarrollar una práctica recomendada para el transporte de datagramas del Protocolo de Gestión de Claves (KMP). Esta práctica recomendada definirá un marco de mensajes basado en Elementos de Información como método de transporte para los datagramas del Protocolo de Gestión de Claves (KMP) y directrices para el uso de algunos KMP existentes con la norma IEEE Std 802.15.4. La práctica recomendada no creará un nuevo KMP. [ 16 ]

Si bien el estándar IEEE 802.15.4 siempre ha admitido la seguridad de datagramas, no ha proporcionado un mecanismo para establecer las claves utilizadas por esta función. La falta de soporte para la gestión de claves en IEEE 802.15.4 puede generar claves débiles, lo cual es una vía común para atacar el sistema de seguridad. Agregar soporte para KMP es fundamental para un marco de seguridad adecuado. Algunos de los KMP existentes que podría abordar son PANA, HIP, IKEv2, IEEE 802.1X y el protocolo de enlace de cuatro vías (4-Way-Handshake) de la IETF.

El borrador de la práctica recomendada está en desarrollo; puede encontrar más información en la página web de IEEE 802.15 .

IEEE P802.15.10: Enrutamiento de capa 2

El 23 de agosto de 2013, la IEEE P802.15.10 recibió la aprobación de la Junta de Estándares de la IEEE para formar un Grupo de Trabajo que desarrollara una práctica recomendada para el enrutamiento de paquetes en redes inalámbricas 802.15.4 que cambian dinámicamente (cambios del orden de un minuto), con un impacto mínimo en el manejo de rutas. El objetivo es extender el área de cobertura a medida que aumenta el número de nodos. [ 17 ] Las capacidades relacionadas con el enrutamiento que proporcionará la práctica recomendada incluyen las siguientes:

  • Establecimiento de rutas
  • Reconfiguración dinámica de rutas
  • Descubrimiento y adición de nuevos nodos
  • Rompiendo las rutas establecidas
  • Pérdida y reaparición de rutas
  • Recopilación en tiempo real del estado del enlace
  • Permitir la aparición de un único salto en la capa de red (sin romper los mecanismos L3 estándar).
  • Apoyo a la transmisión
  • Compatibilidad con multidifusión
  • Reenvío de fotogramas eficaz

El borrador de la práctica recomendada está en desarrollo; puede encontrar más información en la página web de IEEE 802.15.10 .

IEEE 802.15.13: Comunicaciones inalámbricas ópticas multigigabit/s

La primera reunión del Grupo de Trabajo 13 se celebró en marzo de 2017 con el objetivo de establecer un nuevo estándar de fidelidad de luz (LiFi), es decir, comunicaciones móviles mediante luz. El objetivo es abordar aplicaciones industriales, es decir, conectividad ultra confiable y de baja latencia con fluctuación mínima para la próxima generación de IoT. En comparación con 802.15.7, el grupo decidió reescribir el estándar por completo, basándose en contribuciones existentes y nuevas, para cumplir con esos objetivos. El grupo trabajó primero en una capa física de modulación pulsada de baja potencia (PM-PHY) que utiliza modulación por conmutación de encendido y apagado (OOK) con ecualización en el dominio de la frecuencia (FDE) y también en una capa física de alto ancho de banda (HB-PHY) basada en multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) adoptada de ITU-T G.9991. El grupo también decidió implementar la movilidad considerando los puntos de acceso en la infraestructura y los usuarios móviles en el área de servicio como entradas y salidas de un enlace distribuido de entrada múltiple y salida múltiple (D-MIMO). El estándar 802.15.13 admite D-MIMO de forma nativa con un diseño minimalista, adecuado para aplicaciones especializadas. Es implementable en FPGA de bajo costo y hardware informático comercial. La votación del Grupo de Trabajo y la votación de IEEE SA se iniciaron en noviembre de 2019 y noviembre de 2020, respectivamente. Se espera su publicación a mediados de 2022.

Comité Permanente de Próxima Generación Inalámbrica

El Comité Permanente de Próxima Generación Inalámbrica IEEE P802.15 (SCwng) tiene como objetivo facilitar y estimular presentaciones y debates sobre nuevas tecnologías relacionadas con la tecnología inalámbrica que puedan ser objeto de nuevos proyectos de estandarización 802.15, o bien, abordar ante todo el grupo de trabajo 802.15 cuestiones o inquietudes relacionadas con técnicas o tecnologías. [ 18 ]

Véase también

Referencias

  1. IEEE Std 802.15.1-2005 – Parte 15.1: Especificaciones de control de acceso al medio inalámbrico (MAC) y capa física (PHY) para redes de área personal inalámbricas (WPAN) . IEEE Standards Association . doi : 10.1109/IEEESTD.2005.96290 . ISBN 0-7381-4707-9Archivado del original el 3 de febrero de 2014. Consultado el 30 de junio de 2011 .
  2. "IEEE IEEE 802.15 WPAN Task Group 1 (TG1)" . Sitio web oficial . IEEE Standards Association. 9 de febrero de 2004. Consultado el 30 de junio de 2011 .
  3. IEEE Std 802.15.2-2003 – Parte 15.2: Coexistencia de redes inalámbricas de área personal con otros dispositivos inalámbricos que operan en bandas de frecuencia no licenciadas . IEEE Standards Association. 2003. doi : 10.1109/IEEESTD.2003.94386 . ISBN 0-7381-3703-0Archivado del original el 17 de enero de 2014. Consultado el 30 de junio de 2011 .
  4. "IEEE 802.15 WPAN Task Group 2 (TG2)" . IEEE Standards Association . Consultado el 30 de junio de 2011 .
  5. "Obtenga IEEE 802®: estándares de redes de área local y metropolitana" (PDF) . Programa IEEE Get . Asociación de Estándares IEEE. Archivado del original (PDF) el 5 de marzo de 2016. Consultado el 20 de agosto de 2015 .
  6. Heile, Bob (23 de febrero de 2006). "Re: retirada del PAR 802.15.3a" (PDF) . IEEE Standards Association . Archivado del original (PDF) el 8 de abril de 2016. Consultado el 13 de septiembre de 2017 .
  7. "Documentos" . Asociación de Estándares IEEE - Mentor . Consultado el 12 de abril de 2018 .
  8. "Obtenga IEEE 802®: estándares de redes de área local y metropolitana" (PDF) . Programa de obtención de IEEE . Asociación de Estándares IEEE. Archivado del original (PDF) el 24 de diciembre de 2015. Consultado el 20 de agosto de 2015 .
  9. "Obtenga IEEE 802®: estándares de redes de área local y metropolitana" (PDF) . Programa IEEE Get . Asociación de Estándares IEEE. Archivado del original (PDF) el 23 de junio de 2017. Consultado el 20 de agosto de 2015 .
  10. "IEEE 802.15 WPAN Low Rate Alternative PHY Task Group 4a (TG4a)" . IEEE Standards Association . Consultado el 9 de diciembre de 2011 .
  11. "IEEE 802.15.4g-2012" . Estándares IEEE . 29 de marzo de 2012. Consultado el 30 de marzo de 2020 .
  12. "TR-51 Redes inteligentes de servicios públicos" . Sitio web del comité . Gracias de antemano. Archivado del original el 10 de febrero de 2014. Consultado el 16 de noviembre de 2013 .
  13. "IEEE 802.15.4z-2020 - Norma IEEE para redes inalámbricas de baja velocidad - Enmienda 1: Capas físicas (PHY) de banda ultraancha (UWB) mejoradas y técnicas de medición de distancia asociadas" . IEEE . Consultado el 1 de julio de 2021 .
  14. "IEEE 802.15 WPAN Task Group 6 (TG6) Body Area Networks" . IEEE Standards Association. 9 de junio de 2011. Consultado el 9 de diciembre de 2011 .
  15. "IEEE 802.15 WPAN Task Group 7 (TG7) Visible Light Communication" . IEEE Standards Association. 9 de abril de 2011. Consultado el 9 de diciembre de 2011 .
  16. "Solicitud de autorización de proyecto (PAR) IEEE 802.15.9" (PDF) . Asociación de Estándares IEEE. 3 de septiembre de 2015. Consultado el 25 de septiembre de 2015 ..
  17. "Solicitud de autorización de proyecto (PAR) IEEE 802.15.10" (PDF) . 23 de agosto de 2013. Consultado el 24 de septiembre de 2015 .
  18. "IEEE 802.15 WPAN SCwng Wireless Next Generation Standing Committee" . Noviembre de 2011. Consultado el 9 de diciembre de 2011 .
  • Sitio web oficial
  • Obtenga IEEE 802 (IEEE 802.15)