WPAN

Wireless Personal Area Network (WPAN, rede de área pessoal sem fio) é um tipo de rede onde vários dispositivos, como celulares, estão conectados a uma rede sem fio disponibilizada em um alcance pequeno, normalmente alguns metros. Está normalmente associada ao Bluetooth (antigamente ao IR). Pode ser vista com a interacção entre os dispositivos móveis de um utilizador. A WPAN é projectada pra pequenas distância, baixo custo e baixas taxas de transferência.

Wireless Personal Area Network - WPAN

O padrão 802.15, é denominado padrão de rede de área pessoal sem fio (Wireless Personal Area Network – WPAN), um primo do 802.11 na família IEEE 802, cuja finalidade é prover conectividade entre dispositivos pessoais separados por até 10 metros, aproximadamente. O 802.15 é essencialmente uma tecnologia de ‘substituição de cabo’ de baixa potência, curto alcance e baixa velocidade para interconectar notebooks, equipamentos periféricos , telefones celulares, PDAS, e Smartphones, ao passo que o 802.11 é uma tecnologia ‘de acesso’ de potência mais alta, alcance médio e velocidade mais alta.

Adotada por funcionar sobre uma área pequena, com baixa potência e a baixo custo. As camadas de enlace e física da rede 802.15 – WPAN são baseadas na especificação original do Bluetooth para redes pessoais, e operam em faixa de rádio não licenciada de 2,4 GHz em modo TDM, com intervalos de tempo (time slots) de 625 microssegundos. Durante cada intervalo de tempo, um emissor transmite por um entre 79 canais, sendo que, de intervalo para intervalo, o canal muda de uma maneira conhecida, porém pseudo-aleatória . Essa forma de saltar de canal em canal (hopping), conhecida como frequency-hopping spread spectrum (FHSS), espalha transmissões sobre o espectro de frequência ao longo do tempo e pode prover velocidades de dados de até 721 kbps.

Sem esquecer das tecnologias que também fazem parte da WPAN HomeRF (Home Radio Frequency), ZigBee (também conhecida com o nome IEEE 802.15.4) e por último, as ligações infravermelhas permitem criar ligações sem fios de alguns metros com débitos que podem chegar a alguns mégabits por segundo.

O bluetooth “O projeto foi denominado Bluetooth em homenagem a Harald Blaatand (Bluetooth) II, (940-981), que unificou(isto é, conquistou) a Dinamarca e a Noruega, também sem fios.”

Inicialmente criado por um grupo de quatro empresas(L.M. Ericsson, IBM, INEL, Nokia e Toshiba) em 1994, e posteriormente padronizada pela IEEE sob o padrão 802.15.1 em 2002. Tinha por objetivo livrar-se dos cabos que interligava dispositivos próximos uns dos outros, algo em torno de até 10 metros.

A padronização pela IEEE, se deu após receber em 1999(cinco anos após o inicio do projeto) das quatro empresas desenvolvedores, 1.500 paginas de documentação da primeira versão do projeto. Embora o Bluetooth seja um sistema completo, passando pelas sete camadas do modelo OSI, o que a IEEE padronizou foi apenas as camadas física e de enlace, ignorando o restante das pilhas de protocolos.

Quando falamos de WPAN, existem conceitos que devemos ter em mente: Piconet e Scatternet.

Piconet

O Piconet é a unidade básica de um sistema Bluetooth, sendo um conjunto de dispositivos ligados de forma "ad-hoc" onde existe um master que define o relógio, o padrão FH e define qual dispositivo irá se comunicar em cada slot de tempo. Esse padrão FH é único na medida em que identifica cada piconet. Toda a comunicação é feita entre um mestre e um escravo, não sendo possível a comunicação direta entre escravos. Cada master pode controlar 7 dispositivos slaves ativos e até 255 nós inativos na rede.

Estados possíveis numa piconet:

• Não Ligado
  • standby (não faz nada)
• Ligação
  • page (ligar a um dado dispositivo - MASTER)
  • inquiry (procura outros dispositivos na vizinhança para se ligar)
• Activo
  • transmite data (AMA)
  • connected (AMA) (Está activo numa piconet quer como Master/Slave)
  • sniff (AMA)
• Low-Power
  • park(PMA) (Modo dormente para poupança de energia)
  • hold(AMA) (Modo dormente para poupança de energia)

Há dois tipos de endereços de piconet (7+200...):

• Active Member Address (AMA, 3-bits)
• Parked Member Address (PMA, 8-bits)

Todos os dispositivos (mesmo os em low power) devem poder aceitar pages e scans.

Um dispositivo que esteja dentro da área de uma piconet e que não se encontra ligado, está obrigatoriamente em Standby.

Wpan Uwb

Uma WPAN formada por dispositivos UWB recebe o nome de Piconet. Os dispositivos, por sua vez, são conhecidos por DEVs (DEVices). Porém, numa Piconet, um DEV deverá assumir o papel de coordenador. Este será chamado de PNC (Piconet Coordinator). Dentre as funções do PNC, temos: administrar requisitos de qualidade de serviço (QoS), modos de economia de energia, controle de acesso e temporização da Piconet através de beacons.

  O padrão 802.15.3 define três tipos de Piconets:

• Piconet Independente: não possui Piconets dependentes;
• Piconet Pai: há uma ou mais Piconets dependentes;
• Piconet Dependente: requer tempo de alocação e sincronismo na Piconet Pai. Este tipo ainda é subdividido em Piconet Filha, estrutura cujo PNC é um elemento da Piconet Pai, e :*Piconet Vizinha, estrutura na qual o PNC não faz parte da Piconet Pai.

Inquiry

Quando um dispositivo quer achar outros nos seus arredores, este faz sucessivos inquires para obter o Device ID e o relógio de todos os dispositivos presente na célula.

Um inquiry tem um endereço único e um padrão de frequências único.

Um máquina em low power espera um período aleatório antes de responder (outra vez) a um scan.

Todas as máquinas que estão a ouvir inquiries responderão ao pacote.

Algumas máquinas poderão ouvir inquiries e náo responder ao pacote, isso acontece quando a máquina está configurada como oculta.

Paging

Exemplo de Paging.

O master tem a Device ID e o Clock de C:

• A faz o paging de C com o Device ID de C
• C responde a A com o seu Device ID
• A envia a C o seu DeviceID e Clock (FHS)
• A liga-se como master de C

Scatternet

O Scatternet faz a interligação entre piconets através de dispositivos Master/Slave comuns. Ex.: Cada piconet consegue fazer a interligação de 8 máquinas, sendo elas 1 master e 7 slaves, só que esse número de máquinas pode aumentar quando uma piconet se conecta com outra dentro de seu alcance, esse esquema se chama Scatternet.

Ver também

• Rede sem fios

Kurose. Andre