SISTEMAS DE COMUNICACIONES INALÁMBRICA BASADO EN EL ESTÁNDAR IEEE-802.15.4

Resumen— Las telecomunicaciones actualmente avanzan de forma acelerada en busca de que la comunicación entre seres humanos sea cada vez más óptima y práctica, son estos avances los que despiertan nuestros intereses en investigar e identificar sistemas en los cuales son utilizados dispositivos de telecomunicación los cuales con su modo de transmisión permiten establecer comunicaciones, pero estas no son óptimas.

Para el desarrollo de la investigación se identificó una deficiencia en los sistemas de telecomunicaciones empleados para la realización de conferencias en las cuales el ponente y el auditorio difieran en idioma de habla. La propuesta está enfocada a satisfacer la necesidad al momento de realizarse intervenciones por parte del auditorio, mediante la implementación de un sistema inalámbrico modo de transmisión full-dúplex, y de una central de traducción y moderamiento con el fin de lograr una comunicación más efectiva entre el ponente y el auditorio, que la comunicación lograda con los dispositivos inalámbricos en modo de transmisión unidireccional que actualmente se conocen para este tipo de aplicaciones.

Para el desarrollo del proyecto se escogió la tecnología Zigbee, que es un protocolo de comunicaciones inalámbrico basado en el estándar de comunicaciones para redes inalámbricas IEEE_802.15.4; tecnología la cual permitió el diseño de la etapa de comunicaciones y la etapa de control y Moderamiento, para suplir la necesidad planteada en esta investigación.

Palabras Claves— Zigbee Espectro Electromagnético, Full-Dúplex, Radiocomunicación, Sistema de Comunicación, Transmisión.

I. INTRODUCCIÓN

Con las comunicaciones al servicio de los avances tecnológicos para la realización de conferencias en las cuales el ponente y el auditorio difieran en idioma de habla, se ha logrado mediante sistemas inalámbricos comunicar al ponente con una central de traducción y desde ésta, la información suministrada por el ponente se transmite al auditorio en el idioma deseado.

La implementación del sistema propuesto se hizo con el fin de lograr una comunicación más efectiva entre un ponente y un auditorio que difieren en idioma de habla, ya que actualmente sólo se conocen dispositivos unidireccionales que son receptores de la traducción de lo que expresa el ponente principal, sistemas en los cuales una central de traducción emite y unos dispositivos auriculares asignados a las personas del auditorio reciben.

Se desarrolló un dispositivo bidireccional el cual no sólo permite la recepción de la información proveniente de una central de traducción, sino que también permite mediante un canal de retorno, la comunicación hacia la central, de la intervención del auditorio de la conferencia y los comunique al ponente, teniendo en cuenta que en la central se tendrá un sistema de moderamiento para ceder la palabra, [1] como se observa en la figura 1.

Figura 1. Sistema inalámbrico Full-Dúplex.

II. CUERPO DEL TRABAJO

Zigbee es la tecnología de comunicaciones utilizada en el proyecto. Tecnología basada en el estándar de comunicaciones para redes inalámbricas IEEE_802.15.4. Además permite que dispositivos electrónicos de bajo consumo puedan realizar sus comunicaciones inalámbricas.

Es especialmente útil para redes de sensores en entornos industriales, médicos y, sobre todo, domóticos.

Las comunicaciones en Zigbee se realizan en la banda libre de 2.4GHz. A diferencia de bluetooth, este protocolo no utiliza FHSS (Frequency hooping), sino que realiza las comunicaciones a través de una única frecuencia, es decir, de un canal. Normalmente puede escogerse un canal de entre 16 posibles. El alcance depende de la potencia de transmisión del dispositivo así como también del tipo de antenas utilizadas (cerámicas, dipolos, etc.) El alcance normal con antena dipolo en línea vista es de aproximadamente (tomando como ejemplo el caso de MaxStream, en la versión de 1mW de potencia) de 100m y en interiores de unos 30m. La velocidad de transmisión de datos de una red Zigbee es de hasta 256kbps. Una red Zigbee la pueden formar, teóricamente, hasta 65535 equipos, es decir, el protocolo está preparado para poder controlar en la misma red esta cantidad enorme de dispositivos.

Entre las necesidades que satisface el módulo se encuentran:

• Bajo costo.

• Ultra-bajo consumo de potencia.

• Uso de bandas de radio libres y sin necesidad de licencias.

• Instalación barata y simple.

• Redes flexibles y extensibles.

Una red Zigbee la forman básicamente 3 tipos de elementos. Un único dispositivo Coordinador, dispositivos Routers y dispositivos finales (end points).

El Coordinador

Es el nodo de la red que tiene la única función de formar una red. Es el responsable de establecer el canal de comunicaciones y del PAN ID (identificador de red) para toda la red. Una vez establecidos estos parámetros, el Coordinador puede formar una red, permitiendo unirse a él a dispositivos Routers y End Points. Una vez formada la red, el Coordinador hace las funciones de Router, esto es, participar en el enrutado de paquetes y ser origen y/o destinatario de información.

Los Routers

Es un nodo que crea y mantiene información sobre la red para determinar la mejor ruta para transmitir un paquete de información. Lógicamente un router debe unirse a una red Zigbee antes de poder actuar como Router retransmitiendo paquetes de otros routers o de End points.

End Device

Los dispositivos finales no tienen capacidad de enrutar paquetes. Deben interactuar siempre a través de su nodo padre, ya sea este un Coordinador o un Router, es decir, no puede enviar información directamente a otro end device. Normalmente estos equipos van alimentados a baterías. El consumo es menor al no tener que realizar funciones de enrutamiento. [2].

En el desarrollo del proyecto se implementó una red constituida por un dispositivo coordinador y tres dispositivos end devices, para poder realizar la prueba de la etapa de control y Moderamiento, siguiendo el orden de la petición de la palabra de cada dispositivo. Cada dispositivo cuenta con un pulsador para pedir la palabra al coordinador, quién activa el canal de retorno para que sea usado por los end devices en el momento requerido.

La configuración usada para suplir con las necesidades planteadas en el proyecto fue la conexión

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