| Artículos | 01 JUN 2002

Chipset inalámbricos multimodo

Los chips multimodo son capaces de soportar simultáneamente todos los protocolos estándar que estarán presentes en las redes inalámbricas de próxima generación, ya sean 802.11b, 802.11a, 802.11g e HiperLAN, orientados a WLAN, como Bluetooth.

Como los diversos protocolos de red inalámbrica operan de modo diferente e incompatible, el diseño de productos versátiles capaces de funcionar con todos ellos implicaría la inclusión de los distintos chipsets que les soportan, si no fuera por la nueva generación de chipset multimodo. Estos chipsets se estructuran alrededor de tres elementos clave: el transceiver de radiofrecuencias, el procesador de banda base y el controlador de acceso al medio (MAC).
Un problema fundamental es que no todos los protocolos de redes inalámbricas operan en la misma bandas de frecuencia de radio. Así, Wi-Fi (802.11b), 802.11g y Bluetooth funcionan en la banda de 2,4-2,483 GHz, mientras que Wi-Fi5 (802.11a) e HiperLAN2 lo hacen en la de 5,15-5,35 GHz. Como resultado, el transceiver ha de saber adaptarse a ambos rangos de frecuencias y seleccionar el canal de operación.
Para complicar las cosas, Bluetooth, basado en Frecuency-Hopped Spread Spectrum, requiere 1.600 saltos de frecuencia por segundo sobre la banda reservada por las autoridades regulatorias usando canales de 1 MHz, y se basa en modulación Gaussian Frecuency Shift Keying para ofrecer 1 Mbps; Wi-Fi emplea modulación de portadora única para conseguir velocidades de datos de 11 y 5,5 Mbp; y Wi-Fi5 e HiperLAN2, modulación de múltiples portadoras para alcanzar 54 Mbps. Asimismo, 802.11g utiliza Orthogonal Frecuency Division Multiplexing (OFDM) para llegar a 54 Mbps y, opcionalmente, modulación Packet Binary Convolutional Code para proporcionar 22 ó 33 Mbps.

Conversión analógico-digital
Las funciones principales de los procesadores de banda base consisten en generar la secuencia de saltos de frecuencia, convertir las señales analógicas en tramas de datos digitales en el modo receptor, y viceversa, en el modo de transmisión. En el modo recepción, el primer paso es la conversión de datos de analógico a digital, demodulando después las señales digitales.
El procesador de banda base multimodo se ocupa además de establecer las funciones de control necesarias, incluyendo la sincronización de frecuencias y tiempos en el transceiver de radiofrecuencias, y deben hacerlo en el tiempo asignado, sin saber de antemano qué tipo de modulación utilizan las señales recibidas.
El controlador de acceso al medio (Media Access Controller -MAC) se encarga de gestionar la interacción con la interfaz aire, decidiendo cuándo “escuchar” y cuándo “hablar”, y pasando los paquetes de datos libres de errores a una CPU terminal. Como todos los estándares 802.11 se basan esencialmente en el uso del mismo MAC, y el utilizado por Bluetooth es relativamente simple, definir un MAC multimodo es mucho más sencillo que la implementación del transceiver de radiofrecuencias y del procesador de banda base correspondientes.

Principales retos
La pieza clave del diseño de un chipset inalámbrico multimodo es el transceiver de radiofrecuencias, cuyas funciones principales son seleccionar el canal de transmisión/recepción, convertir las señales de radio a y desde señales banda base, y cumplir las funciones de modulación/demodulación necesarias.
El transceiver traduce las señales de banda base generadas internamente a radiofrecuencias, creando la forma de transmisión deseada. En la recepción, elimina la portadora de radiofrecuencias de la señal entrante, dejando las señales de banda base con los datos deseados.
Para abarcar la operación de todos los protocolos, el transceiver precisa disponer de una fuente de señales de radiofrecuencias lo suficientemente ágil como para soportar Bluetooth, y con suficiente puridad espectral para OFDM. El receptor necesitará tener suficiente sensibilidad y el transmisor suficiente potencia como para producir el rango adecuado y tener circuitos dinámicos adecuados para soportar las operaciones 802.11a y 802.11g a sus velocidades máximas.
En cuanto a los procesadores de banda base multimodo, el principal requerimiento consiste en proporcionar la potencia de procesamiento (esto es, un millón de instrucciones por segundo) y velocidad necesarias para establecer el control del modo de protocolo en el tiempo asignado sin consumir una excesiva energía de la batería.
No cabe duda de que superar tales retos no es sencillo, pero los fabricantes están decididos a hacerlo, y, de hecho, ya se esperan los primeros productos inalámbricos multimodo para el tercer trimestre del año.


En la práctica
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Se están desarrollando nuevos chipset capaces de soportar múltiples protocolos inalámbricos, como Wi-Fi, Wi-Fi5, Bluetooth, HiperLAN2 y 802.11g.

1- El transceiver RF selecciona el canal apropiado y convierte las señales de banda base a señales de radio analógicas.
2- El procesador de banda base convierte las señales de radio analógicas en tramas digitales.
3- MAC decide cuándo transmitir y cuándo recibir, y pasa los paquetes digitales a la CPU del dispositivo.

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