Fuente: IDG.es Por Ramón A. Fernández

Transmisión de datos

Como ya se ha comentado a lo largo de este artículo, los datos puede transmitirse tanto de forma sincrona como asíncrona. El método SCO (Synchronous Connection Oriented) se utiliza principalmente para la transmisión de voz, mientras que el método ACL (Asynchronous Connectionless) para los datos. Por otro lado, el tipo de enlace define qué tipo de paquetes pueden utilizarse en un particular modo de enlace. Dentro de un mismo piconet, cada pareja de dispositivos, compuesta por una unidad maestra y otra esclava, pueden usar diferentes modos de transmisión, y estos modos pueden cambiarse arbitrariamente en cualquier momento durante el transcurso de una sesión. Asimismo, cada modo de enlace soporta hasta 16 tipos de paquetes, donde cuatro de estos tipos son paquetes de control, los cuales se usan indistintamente para los modos SCO y ACL. Además, ambos modos de enlace utilizan Time Division Duplex (TDD) para permitir la transmisión en Full-Dúplex.

El modo de enlace SCO es simétrico y típicamente soportado en la transmisión de voz. Debido a la necesidad de la mejora de la calidad en la transmisión de los datos, los paquetes SCO, generalmente, son enviados en intervalos reservados, es decir, los paquetes se envían en grupos sin permitir la interrupción de otras transmisiones. Una vez que la conexión se ha establecido, tanto la unidad maestra como la esclava pueden enviar paquetes SCO sin ser interrogadas. Un tipo de paquete SCO permite la transmisión de voz y datos, donde sólo una parte de los datos será retransmitida en caso de sufrir algún deterioro.

Por su parte, el modo de enlace ACL soporta tanto transmisiones simétricas como asimétricas, estando más orientado la transmisión de datos. El ancho de banda disponible es controlado por la unidad maestra, la cual determina que cantidad del total puede usar cada unidad esclava y la simetría del tráfico. Al contrario de lo que ocurre en el enlace SCO, en este modo las unidades esclavas no pueden transmitir datos hasta que hayan sido interrogadas por la unidad maestra. No obstante, la unidad maestra puede realizar una difusión a todas las unidades esclavas en un mismo piconet.

La corrección del errores y seguridad

Bluetooth tiene definidas tres técnicas para la corrección de errores: 1/3 ratio código de corrección de error delantero (FEC), 2/3 ratio código de corrección de error delantero FEC, y petición de repetición automática (ARQ). El propósito del esquema de FEC, en la carga útil de los datos, es reducir el número de retransmisiones. Sin embargo, en un ambiente razonablemente libre de errores, este sistema genera una sobrecarga innecesaria que reduce la tasa de efectiva de transmisión por lo cual, generalmente, no se usa en estos ambientes, con la excepción de las cabeceras de los paquetes. Por lo tanto, en los distintos diseños de los paquetes se ha mantenido la suficiente flexibilidad acerca de la utilización o no de las técnicas FEC en la carga útil. A pesar de esta flexibilidad, la cabecera del paquete siempre está protegida por un 1/3 ratio FEC, ya que contiene la valiosa información de enlace por lo que debe sobrevivir a los posibles errores.

Por su parte, el diseño ARQ precisa que las cabeceras ECC (Error and Cyclic redundancy Checks) sean correctas. Siempre que estas cabeceras sean correctas, se envía un paquete de reconocimiento; en caso contrario, los datos se resienten.

Independientemente de la corrección de errores, la seguridad en la transmisiones Bluetooth también es proporcionada de tres formas diferentes: por medio de los pseudo-aleatorios saltos de frecuencia en la banda asignada, autentificación, y encriptación. Para empezar, pienso que no hace falta añadir nada más sobre la técnica del salto de frecuencia, técnica que dificulta extraordinariamente que cualquier otra persona pueda interceptar nuestras comunicaciones. Además, la autenticación permite al usuario controlar únicamente los dispositivos especificados. Por último, la encriptación utiliza claves secretas de longitudes de 1, 40, y 64 bits.

En líneas generales, la calidad de la seguridad empleada por Bluetooth es para la mayoría de las aplicaciones más que suficiente. Sin embargo, no es el nivel más alto disponible, por lo cual para aquellos usuarios que precisen mejorar este aspecto, nuestra sugerencia pasa por profundizar separadamente en los protocolos de red y las aplicaciones de seguridad.

Medios de transmisión

Para no distraer la atención del lector, hemos querido asentar las bases de la transmisión sin hilos, en el cual se basa la novedosa tecnología Bluetooth, con una mayor profundidad y detenimiento, pero no en el cuerpo principal del artículo sino en este cuadro independiente para hacer mucho más amena la lectura del conjunto.

Para empezar, y como ya se explicó en la primera parte del artículo Redes Inalámbricas publicado en el Dealer World nº 78 del mes de marzo, a casi nadie se le escapa que una de las muchas cualidades de la energía eléctrica es su capacidad de generar ondas para la transmisión de cierta cantidad de información, ya sea por medio de cables, ondas de radio o de luz.

Por otra parte, los sistemas de comunicación inalámbricos pueden utilizar tanto ondas de radio como rayos infrarrojos para llevar la información de un punto a otro sin necesidad de emplear un medio físico. Más concretamente, las ondas de radio son normalmente referidas a portadoras de radio ya que éstas únicamente realizan la función de llevar la energía a un receptor remoto, de tal forma que los datos a transmitir se superponen a la onda de radio portadora y de este modo pueden ser extraídos fácilmente en el receptor final. A esta técnica se la denomina modulación de la portadora por la información que está siendo transmitida. Por este motivo, la señal ocupa más ancho de banda que una sola frecuencia. Además, no es extraño comprobar que varias ondas portadoras pueden existir al mismo tiempo sin que se produzcan interferencias entre ellas, siempre que estas ondas sean transmitidas a distintas frecuencias de radio.

Por otro lado, las transmisiones inalámbricas por radiofrecuencia pueden clasificarse en sistemas de banda estrecha (narrow band) o de frecuencia dedicada, y en sistemas basados en espectro disperso o extendido (spread spectrum).

En el primer sistema, se transmite y recibe en una banda específica de frecuencias lo más estrecha posible para el paso de información. Los usuarios tienen distintas frecuencias de comunicación de modo que se evitan las interferencias. Asimismo, un filtro en el receptor de radio se encarga de dejar pasar únicamente la señal esperada en la frecuencia asignada.

Sin embargo, los productos comerciales que utilizan la tecnología de infrarrojo o de radiofrecuencia bajo la técnica de frecuencias dedicadas, representa un porcentaje no demasiado significativo. Por el contrario, una mayoría de dispositivos utilizan sistemas de radiofrecuencia que transmiten la información en bandas del espectro que no requieren autorización para su uso, las llamadas bandas para aplicaciones industriales, científicas y médicas (ICM). Algunas de estas frecuencias están siendo extensamente utilizadas por otros dispositivos como teléfonos inalámbricos, puertas de garaje automáticas, sensores remotos, y un sin fin de productos que hacen nuestra vida mucho más fácil. Ya desde un principio, se vislumbró que debido a esta masiva proliferación y abuso de esta estrecha franja del espectro electromagnético, las transmisiones inalámbricas que operasen en estas bandas deberían ser diseñadas para trabajar bajo un régimen de interferencias considerable. Por ello, ya desde los años 40, para proteger las comunicaciones y, especialmente, las militares, se implementó una nueva técnica conocida como de espectro disperso.

Internamente, la técnica del espectro disperso difiere de otras tecnologías de radio en que dispersa la señal transmitida sobre una amplia gama de frecuencias, como muy claramente deja entrever su denominación, utilizando un ancho de banda mucho mayor que el necesario por la velocidad de transmisión utilizada. Dentro de este ancho de banda y en toda su amplitud, la información se transmite con un patrón de dispersión que permite modificar la frecuencia o la fase, o ambas a un mismo tiempo, de la información original, haciendo que ésta sea extremadamente difícil de detectar por cualquier sistema que no tenga el mismo código de dispersión utilizado en el transmisor. Por otra parte, al distribuir la señal en una amplia gama de frecuencias, al mismo tiempo, también se está dispersando la potencia media transmitida, motivo por el cual, las señales que llegan a otros dispositivos no acoplados con el equipo transmisor detectan dicha perturbación como una pequeña interferencia que pueden descartar fácilmente, permitiendo así que varios sistemas coexistan compartiendo las mismas frecuencias.
Todos los elementos de transmisión basados en el espectro disperso que tengan necesariamente que trabajar conjuntamente deberán utilizan el mismo código de dispersión junto con alguno de los mecanismos de control de acceso que se mencionan a continuación. El hecho de utilizar un código de dispersión único, permite que ese dispositivo o conjunto de dispositivos coexista con otros sistemas en la misma banda de frecuencias.

Además, y dentro de este apartado, para las aplicaciones comerciales existen dos mecanismos de control de acceso en el espectro disperso: salto de frecuencia (FHSS - Frecuency-Hopping Spread Spectrum) y secuencia directa (DSSS - Direct-Sequence Spread Spectrum). En la primera, la información se transmite a saltos de manera pseudo aleatoria en intervalos de tiempo fijos, llamados chips, de un canal de frecuencia a otro dentro de la banda asignada que cambia según un patrón conocido por transmisor y receptor. Este sistema, convenientemente sincronizado, es como tener un único canal lógico, ya que únicamente aquel receptor sincronizado con el transmisor y que tenga exactamente el mismo código de salto podrá acceder a las frecuencias correspondientes y extraer la información. En cambio, para un receptor no sincronizado FHSS es como un ruido de impulsos de corta duración.

Por su parte, en la técnica de secuencia directa DSSS se genera un bit redundante por cada bit transmitido. Estos bits redundantes son llamados chipping code. Cuanto mayor sea esta secuencia mayor es la probabilidad de reconstruir los datos originales. En otras palabras, la información se mezcla con un patrón pseudoaleatorio de bits con una frecuencia mayor que la de la información a transmitir. Al igual que con el sistema de salto de frecuencia, solamente aquél receptor que tenga el mismo código de extensión, será capaz de regenerar la información original. Incluso, si uno o más bits son perturbados en la transmisión las técnicas implementadas en radio pueden reconstruir los datos originales sin necesidad de retransmitir, mientras que para un receptor cualquier emisión DSSS es un ruido de baja potencia que resulta ignorado por los filtros.

Por otra parte, la tasa de transferencia de datos de la capa física para sistemas FHSS es actualmente de 1 Mbps, mientras que los sistemas DSSS pueden soportan tanto tasas de transferencias de 1 Mbps como de 2 Mbps. No obstante, la elección entre las técnicas FHSS y DSSS dependerá de diversos factores relacionados con la aplicación de los usuarios y el entorno en el que el sistema esté operando.

Pero, estas técnicas no son necesariamente incompatibles entre sí, sino que pueden extraerse de cada una de ellas las mejores cualidades y aspectos técnicos más notables para implementar un nuevo método de transmisión combinación del FHSS y DSSS y formar un sistema híbrido tal y como emplea la tecnología Bluetooth.

Bluetooth: Un futuro inmediato

Esta tecnología, promovida por algunas de los más importantes gigantes de la industria de las telecomunicaciones e informática, ha dado sus primeros resultados con la publicación de las especificaciones v. 1.0.

La disponibilidad de la primera versión de estas especificaciones supone la preparación e inicio de las pruebas iniciales de interoperabilidad entre los productos que soporten Bluetooth, cuya entrada en fase de comercialización se espera para el próximo año. Bluetooth SIG (Grupo Especial de Interés) se creó en torno al desarrollo de esta tecnología en mayo del pasado año y cuenta ya con más de 1.900 compañías que apoyan su aplicabilidad en áreas como la automoción, la fotografía, el empaquetado y la comunicación, además de la informática y la telefonía móvil.

En el ámbito puramente técnico, este desarrollo soportará transmisión de voz, vídeo y datos a una velocidad máxima de 1 Mbps, aunque según los responsables de IBM, la velocidad máxima real permitida girará en torno a los 725 Kbps. Además, la distancia de operabilidad para conexión de dispositivos será de hasta 10 metros y tendrá su espacio de aplicación central en el ámbito doméstico y de oficina, aunque se tienen previstas numerosas aplicaciones mucho más pretenciosas según el grado de acogida inicial. Además de ofrecer conexión entre dispositivos, como móviles, ordenadores o handheld, Bluetooth pretende ofrecer acceso a Internet a través de LAN. Además, también pretende dar soporte para la sincronización de datos entre dispositivos informáticos.

En cuanto a la implementación de dicha tecnología, Intel inició la primera fase de pruebas a finales del año pasado, y también ha anunciado la disposición de los primeros productos bajo este estándar a lo largo del año 2000. La prioridad de Intel en la fabricación de productos que implementen tecnología Bluetooth pasa en primer lugar por los ordenadores portátiles, teléfonos celulares y varios puntos de acceso a red, cuyas previsiones de lanzamiento serán una realidad en la primavera del año 2001.

Por otra parte, las expectativas en torno a esta tecnología resultan muy optimistas entre todos los partícipes en su desarrollo. Entre los datos manejados, la consultora Dataquest predice que en sólo dos años, en el 2002, el 79 por ciento de los ordenadores de mano y más de 200 millones de ordenadores entre portátiles y equipos de sobremesa soportarán e implementaran esta plataforma.

Una significativa muestra del interés suscitado alrededor de este nuevo estándar, fue la masiva presencia de curiosos, técnicos y desarrolladores en la reconocida reunión internacional Consumer Electronics Show, llevada a cabo en Las Vegas el pasado mes de enero, donde se ofrecieron demostraciones de la interoperatividad de dispositivos Bluetooth con otros importantes estándares totalmente consolidados como RDSI a Bluetooth, DSL a Bluetooth, USB a Bluetooth, y automóvil a Bluetooth por citar algunos pocos ejemplos entre los más importantes. Las previsiones más optimistas aseguran que los primeros dispositivos estarán disponibles en el tercer trimestre de este mismo año 2000, aunque ciertos fabricantes ya disponen de algunos equipos Bluetooth. Además, en un reciente estudio llevado a cabo por la consultora Frost & Sullivan se ha pronosticado un crecimiento garantizado para los dispositivos basados en la tecnología Bluetooth, cifrando en unos 36,7 millones de dólares durante este mismo año el volumen de negocio alrededor de esta tecnología que pasará a ser de 699,2 millones de dólares para el año 2006.