Redes Ad-hoc
Tecnologías que permiten ad hoc

Las tecnologías más extendidas para redes inalámbricas ad hoc son WiFi, basada en IEEE 802.11, y Bluetooth, basado en el estándar IEEE 802.15.

## WiFi

WiFi es una tecnología de red inalámbrica que se utiliza especialmente para LAN (Local Area Networks) de rango pequeño (en la mayoría de los cientos de metros) y ofrece acceso a Internet de alta velocidad a usuarios dentro de hogares, oficinas, centros comerciales, etc. La velocidad de transmisión en WiFi depende del estándar utilizado. Las tasas de bits más comunes son de hasta 54 Mbps por punto de acceso (IEEE 802.11a / IEEE 802.11g) y recientemente hasta 300 Mbps (IEEE 802.11n).

Las principales ventajas de WiFi son su bajo coste, y que puede ser utilizado en las bandas de frecuencias ISM (Industria, Ciencia y Medicina), que se trata de unas bandas de frecuencia reservada internacionalmente para uso no comercial. Para ser más específicos, las bandas dedicadas habitualmente para WiFi son 2,4 GHz y 5 GHz.

- 2,4 GHz – En la mayoría de los países de Europa se dedican 13 canales, con ancho de banda de 22 MHz en las frecuencias entre 2.4 GHz a 2,484 GHz. En Estados Unidos, sólo se asignan 11 canales. Los canales adyacentes se solapan parcialmente, de forma que sólo podemos encontrar tres canales sin que haya interferencias entre ellos.
- 5 GHz – La banda se divide en tres sub-bandas::
  - 1. sub-banda (5150 – 5250 MHz) – utilizada en el interior de edificios
  - 2. sub-banda (5250 – 5350 MHz) – utilizada en el interior de los edificios (los terminales deben ser capaces de controlar su potencia y cambiar a otra banda si hubiese interferencia con radares)
  - 3. sub-banda (5350 – 5450 MHz) – se aplican las mismas reglas que en la segunda sub-banda

WiFi es una tecnología con amplia difusión, de forma que la asignación de canales radio a menudo está sobrecargada. Por ello se han especificado muchas modificaciones para el intercambio óptimo de canales radio. Se han aprobado muchas versiones de WiFi con el fin de evitar colisiones, mejorar su rendimiento y capacidad.

Todos los equipos basados en el estándar IEEE 802.11 están testeados por la organización WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), que en 2002 fue rebautizada como alianza WiFi. La alianza WiFi comprueba si los equipos cumplen con todos los requisitos necesarios o no.

El estándar IEEE 802.11 define la capa MAC que está junto con la capa LLC (Logical Link Control) constituyen el segundo nivel del modelo de referencia OSI (Reference Model - Open System Interconnection). El objetivo de la capa MAC es gestionar el acceso a un canal radio, la fragmentación, y la desfragmentación de paquetes de datos, las especificaciones de las tramas de control, etc. Además, los estándares WiFi especifican diversos tipos de capas físicas diferentes, especialmente con distintas técnicas de modulación. Como ya se ha mencionado, WiFi puede utilizar modo con infraestructura o topología ad hoc.

## Bluetooth

Bluetooth constituye un protocolo de comunicación inalámbrica de corto alcance. Se caracteriza por baja potencia de transmisión y bajo precio. El propósito de Bluetooth es reemplazar el cable utilizado en la interconexión de varios dispositivos electrónicos como teléfonos, auriculares, ordenadores portátiles, etc.

La velocidad de transmisión en el protocolo básico de Bluetooth es de 1 Mbps, pero en la versión 2.0 con EDR (Enhanced Data Rates) se pueden alcanzar hasta 3 Mbps, y en Bluetooth v3.0 + HS (High Speed) se pueden conseguir hasta 24 Mbps. Esta versión permite utilizar bandas de WiFi para la comunicación Bluetooth. La última versión estandarizada, Bluetooth v4.0 denominada también LE (Low Energy), se centra en la reducción de consumo de energía.

En todas las versiones de Bluetooth se utiliza FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) para resolver los problemas de interferencia y de desvanecimiento. En FHSS, todos los dispositivos utilizan un patrón de salto de frecuencia usando frecuencias de portadora para la transmisión de un paquete seleccionadas de forma pseudoaleatoria.

Las bandas de frecuencia utilizadas en Bluetooth se ubican alrededor de 2,4 GHz con ancho de banda de 83,5 MHz. En concreto, se ocupan las frecuencias entre 2400 MHz y 2483,5 MHz. Tanto en el protocolo básico como en EDR, el ancho de banda se divide en 79 canales de transmisión y dos bandas de guarda. Las bandas de guarda inferior y superior tienen un ancho de banda de 2 y 3,5 MHz respectivamente. Tanto el protocolo básico como EDR utilizan full dúplex y esquema de transmisión TDD.

Los datos se modulan con binario GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) binario para la transmisión básica a 1 Mbps. Para tasas de bits más altas en versiones posteriores se utilizan modulaciones basadas en PSK (Phase Shift Keying). El modo EDR es capaz de alcanzar 2 Mbps usando la modulación π/4-DQPSK (pi/4 Rotated Differential Quadrature Phase Shift Keying) y 3 Mbps cuando se emplea 8 DPSK (8 phase Differential Phase Shift Keying). Para conseguir 24 Mbps se debe habilitar AMP (Alternate MAC/PHYs). Después de establecer canales de radio EDR, AMP encuentra la banda alternativa más amplia y cambia la transmisión a esta banda.

Para permitir el modo de baja consumo de potencia se define un canal físico y acceso al canal diferente. A diferencia del protocolo básico y de EDR, Bluetooth LE sólo considera modulación GFSK. Se utiliza el mismo ancho de banda pero con diferentes patrones de subcanalización. La banda se divide en 40 canales separados por 2 MHz con dos bandas de guarda, una inferior de 2 MHz y otra superior de 1,5 MHz. Se utiliza TDMA o FDMA para el acceso a los canales.

Bluetooth soporta comunicación directa punto a punto, así como punto a multipunto. Cuando varios dispositivos de comunicación comparten el mismo canal usando Bluetooth constituyen una piconet. Una piconet en el protocolo básico y en EDR puede constar de dos a ocho dispositivos. En una piconet, habrá siempre un «maestro» y los demás serán esclavos. La comunicación sólo es posible entre un maestro y un esclavo, de forma que dos esclavos no pueden hablar directamente entre ellos. El periférico que actúa como maestro se encarga de escoger la subbanda de frecuencia adecuada para mantener el enlace y establece conexiones en las que un paquete de datos ocupa un slot para la emisión y otro para la recepción que pueden ser usados alternativamente, dando lugar a un esquema de tipo TDD (Time Division Duplex).

Un dispositivo puede estar incluido en más de una piconet. En este caso, las piconets se superponen entre sí y la topología se denomina scatternet. La scatternet se compone de varios piconets. Un dispositivo puede ser maestro en una única piconet en el marco de la scatternet. En todas las otras piconets, el dispositivo debe asumir el papel del esclavo. Por lo tanto, el papel de maestro y esclavo se puede cambiar entre los dispositivos de red scatternet para evitar que un dispositivo sea máster en dos piconets.

Topología de Bluetooth