Estándares IEEE 802.15 para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPAN)

IV. IEEE 802.15.4: Standard para Redes Inalámbricas de Baja Tasa de Transferencia

Este estándar define las especificaciones de la capa física y la subcapa MAC para conectividades inalámbricas de baja tasa de transferencia de datos (low-data-rate) con dispositivos fijos, portátiles y móviles sin batería o con consumo muy limitado de batería. Además, provee modos que permiten cambiar el rango de precisión.

Propósito

Su propósito es proveer:

• Muy baja complejidad
• Muy bajo costo
• Muy bajo consumo de energía
• Conectividad inalámbrica de baja velocidad de datos en dispositivos baratos

Muchas PHYs son definidas para soportar una variedad de bandas de frecuencia.

Seguridad

La subcapa MAC es responsable de proveer los servicios de seguridad en los frames de entrada y salida especificadas cuando se pide hacer algo en las capas superiores. Este estándar soporta los siguientes servicios de seguridad:

• Confidencialidad de datos
• Autenticidad de datos
• Protección Replay

V. 802.15.5: Redes WPAN en Malla (Mesh Networks)

Propósito

Su propósito es proporcionar el marco arquitectónico que permite a los dispositivos WPAN promover topologías inalámbricas de malla interoperables, estables y escalables. El estándar está dividido en dos partes: redes WPAN en malla de ‘Low-rate’ (LR) y redes WPAN en malla de ‘High-rate’ (HR).

La tecnología de ‘Mesh Network’ se incorporó a la familia de estándares IEEE 802.15 porque se cree que es capaz de proporcionar diversas ventajas sobre la topología de red WPAN, entre las que encontramos las siguientes:

• Extensión de la cobertura de la red sin aumentar la potencia de transmisión o la sensibilidad del receptor
• Mayor confiabilidad a través de la redundancia de ruta

Características

Las redes ‘Low-rate’ utilizan la capa MAC de IEEE 802.15.4-2006, mientras que las ‘High-rate’ usan la capa MAC de IEEE 802.15.3/3b. Las características comunes de ambas incluyen la inicialización de la red, el direccionamiento y la unidifusión multisalto.

VI. 802.15.6: Redes de Área Corporal Inalámbricas (Wireless Body Area Networks)

Este es un estándar para la comunicación inalámbrica de corto alcance en las cercanías de un cuerpo humano (pero no limitado a los humanos). Utiliza las bandas médicas, científicas e industriales (ISM) existentes, así como las bandas de frecuencias aprobadas por las autoridades médicas y/o reguladoras nacionales.

Se necesita soporte para calidad de servicio (QoS), potencia extremadamente baja y velocidades de datos de hasta 10 Mbps, al mismo tiempo que se cumplen estrictamente las pautas de no interferencia cuando sea necesario. Esta norma considera los efectos sobre las antenas portátiles debido a la presencia de una persona (que varía entre hombres, mujeres, delgados, pesados, etc.), la formación de patrones de radiación para minimizar la tasa de absorción específica (SAR) en el cuerpo y los cambios en las características como resultado de los movimientos del usuario.

Propósito

El objetivo es proporcionar un estándar internacional para una comunicación inalámbrica de corto alcance (es decir, sobre el rango del cuerpo humano), de baja potencia y altamente confiable para usar cerca o dentro de un cuerpo humano. Se pueden ofrecer tasas de datos, por lo general de hasta 10 Mbps, para satisfacer un conjunto evolutivo de servicios de entretenimiento y atención médica.

Las redes de área personal actuales (PAN) no cumplen con los requisitos médicos (proximidad a los tejidos humanos) y las normativas de comunicación relevantes para algunos entornos de aplicaciones. Tampoco son compatibles con la combinación de confiabilidad, QoS, baja potencia, velocidad de datos y no interferencia requeridas para abordar ampliamente la amplitud de las aplicaciones de red de área corporal (BAN).

Topología

Todos los nodos y hubs deben organizarse en conjuntos lógicos, denominados redes de área corporal (BAN) en esta especificación, y coordinados por sus respectivos centros para acceso de medios y administración de energía.

VII. 802.15.7: Comunicación Óptica Inalámbrica de Corto Alcance Usando Luz Visible

Este estándar define una capa PHY y MAC para comunicaciones inalámbricas ópticas de corto alcance usando luz visible en medios ópticamente transparentes. El estándar es capaz de entregar velocidades de datos suficientes para soportar servicios multimedia de audio y video y también considera la movilidad del enlace visible, la compatibilidad con las infraestructuras de luz visible, las degradaciones debidas al ruido y la interferencia de fuentes como la luz ambiental y una capa MAC de campo de golf. La norma se adhiere a las regulaciones de seguridad ocular aplicables.

Propósito

Su principal objetivo es proporcionar un estándar global para comunicaciones inalámbricas ópticas de corto alcance usando luz visible. El estándar proporciona:

1. Acceso a varios cientos de THz de espectro sin licencia
2. Inmunidad a interferencia electromagnética y no interferencia con sistemas de radiofrecuencia (RF)
3. Seguridad adicional al permitir que el usuario vea el canal de comunicación
4. Comunicación que aumenta y complementa los servicios existentes (como iluminación, visualización, indicación, decoración, etc.) de las infraestructuras de luz visible

Descripción General

La comunicación de luz visible (VLC) transmite datos mediante fuentes ópticas que modulan la intensidad, como los diodos emisores de luz (LED) y los diodos láser (LD), más rápido que la persistencia del ojo humano. VLC combina la iluminación y las comunicaciones de datos en aplicaciones tales como iluminación de áreas, letreros, farolas, vehículos y señales de tráfico. Este estándar describe el uso de VLC para redes de área personal inalámbricas (WPAN).

VIII. 802.15.8: Comunicaciones *Peer-Aware*

El IEEE 802.15.8 define el mecanismo PHY y MAC para las redes inalámbricas de área personal (WPAN), las comunicaciones interpersonales (PAC) optimizadas para peer-to-peer e infraestructuras de comunicación con coordinación totalmente distribuida. Algunos de los elementos que incluye son los siguientes:

• Descubrimiento de información del otro dispositivo sin necesidad de asociación
• Tasa de señalización de descubrimiento, normalmente 100 kbps
• Número de dispositivos escalable durante el descubrimiento
• Tasa de transmisión de datos escalable, normalmente 10 Mbps
• Comunicaciones multigrupo simultáneas, normalmente hasta 10
• Posicionamiento relativo
• Retransmisión multisalto
• Seguridad

El grupo de trabajo 8 sigue aún activo en 2017. La última actualización de su trabajo se realizó en noviembre de 2016.

*Multicast Group Management*

Un multicast group consiste de dos o más dispositivos PAC con el mismo ID de tipo de aplicación, ID de aplicación específica, ID de grupo de aplicación específica e ID de grupo de dispositivo.

IX. 802.15.9: Protocolo de Administración de Claves (Key Management Protocol, KMP)

El IEEE 802.15.9 recibió la aprobación para crear el grupo de trabajo 9 el 7 de diciembre de 2011. Su intención era desarrollar unas prácticas recomendadas para el transporte de los datagramas del protocolo de administración de claves (KMP). La administración de claves se ha reconocido como un componente crítico para la seguridad de la red, pero la IEEE Std 802.15.4 no proporciona ningún método para la administración de claves y lo deja fuera del alcance. Por lo tanto, este estándar se creó para proporcionar una metodología que permita la administración de claves al proporcionar un transporte para los protocolos clave de administración (KMP) fuera de las capas de aplicación.

Propósito

Este estándar describe el soporte para transportar datagramas KMP para soportar la funcionalidad de seguridad presente en IEEE Std 802.15.4. Un soporte significativo del transporte de KMP es la definición de un servicio de datos multiplexados de propósito general (MPX) que admite fragmentación, reensamblado y despacho de protocolos para cargas útiles que no pueden caber en una sola trama MAC.

*Key Management Protocol* (KMP)

Es una colección de transacciones de datos que proporcionan el mecanismo para administrar claves criptográficas. Esto incluye tratar con la generación, intercambio, almacenamiento, uso y reemplazo de claves.