IEEE 802.15

IEEE 802.15 es un grupo de trabajo del comité de estándares IEEE 802 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) que especifica los estándares de red de área personal inalámbrica (WPAN). Hay 10 áreas principales de desarrollo, no todas las cuales están activas.

La cantidad de grupos de tareas en IEEE 802.15 varía según la cantidad de proyectos activos. La lista actual de proyectos activos se puede encontrar en el sitio web de IEEE 802.15.

IEEE 802.15.1: WPAN/Bluetooth

El grupo de tareas uno se basa en la tecnología Bluetooth. Define la capa física (PHY) y la especificación de control de acceso a medios (MAC) para la conectividad inalámbrica con dispositivos fijos, portátiles y móviles dentro o que ingresan al espacio operativo personal. Las normas se emitieron en 2002 y 2005.

IEEE 802.15.2: Coexistencia

El grupo de tareas dos aborda la coexistencia de redes de área personal inalámbricas (WPAN) con otros dispositivos inalámbricos que funcionan en bandas de frecuencia sin licencia, como las redes de área local inalámbricas (WLAN). El estándar IEEE 802.15.2-2003 se publicó en 2003 y el grupo de tareas dos entró en "hibernación".

IEEE 802.15.3: WPAN de alta velocidad

IEEE 802.15.3-2003

IEEE 802.15.3-2003 es un estándar MAC y PHY para WPAN de alta velocidad (11 a 55 Mbit/s). El estándar se puede descargar a través del programa IEEE Get, que está financiado por voluntarios de IEEE 802.

IEEE 802.15.3a

IEEE P802.15.3a fue un intento de proporcionar una enmienda de mejora PHY de banda ultraancha de mayor velocidad a IEEE 802.15.3 para aplicaciones que involucran imágenes y multimedia. Los miembros del grupo de trabajo no pudieron llegar a un acuerdo para elegir entre dos propuestas tecnológicas, multiplexación por división de frecuencia ortogonal multibanda (MB-OFDM) y UWB de secuencia directa (DS-UWB), respaldadas por dos alianzas industriales diferentes y fue retirado en enero de 2006. Los documentos relacionados con el desarrollo de IEEE 802.15.3a se archivan en el servidor de documentos IEEE.

IEEE 802.15.3b-2006

La enmienda IEEE 802.15.3b-2005 se publicó el 5 de mayo de 2006. Mejoró 802.15.3 para mejorar la implementación y la interoperabilidad de MAC. Esta enmienda incluye muchas optimizaciones, errores corregidos, ambigüedades aclaradas y aclaraciones editoriales agregadas al mismo tiempo que preserva la compatibilidad con versiones anteriores. Entre otros cambios, la enmienda definió las siguientes novedades:

• a new MAC layer management entity (MLME) service access point (SAP)
• política de reconocimiento implícita que permite la votación
• guías lógicos de control de enlace/protocolo de acceso a subred (LLC/SNAP)
• asignación de direcciones multicast
• múltiples períodos de contención en una superfama
• un método para renunciar al tiempo de canal a otro dispositivo del PAN
• red más rápida se recupera en el caso cuando el coordinador de piconet (PNC) se desconecta abruptamente
• un método para que un dispositivo devuelva información sobre la calidad de la señal de un paquete recibido.

IEEE 802.15.3c-2009

IEEE 802.15.3c-2009 se publicó el 11 de septiembre de 2009. El grupo de trabajo TG3c desarrolló una capa física alternativa (PHY) basada en ondas milimétricas para el estándar 802.15 de red de área personal inalámbrica (WPAN) 802.15.3 existente. 3-2003. El Grupo de trabajo 3c (TG3c) de IEEE 802.15.3 se formó en marzo de 2005. Esta WPAN mmWave está definida para funcionar en el rango de 57 a 66 GHz. Dependiendo de la región geográfica, se encuentra disponible entre 2 y 9 GHz de ancho de banda (por ejemplo, 57–64 GHz está disponible como banda sin licencia definida por FCC 47 CFR 15.255 en Norteamérica). La WPAN de ondas milimétricas permite velocidades de datos muy altas, rango corto (10 m) para aplicaciones que incluyen acceso a Internet de alta velocidad, descarga de contenido de transmisión (video a pedido, HDTV, cine en casa, etc.), transmisión en tiempo real y bus de datos inalámbrico para reemplazo de cables En el estándar se definieron un total de tres modos PHY:

• Modo de transporte único (SC) (hasta 5,3 Gbit/s)
• Modo de interfaz de alta velocidad (HSI) (portero de sonido, hasta 5 Gbit/s)
• Modo audio/visual (AV) (OFDM, hasta 3.8 Gbit/s).

IEEE 802.15.4: WPAN de baja velocidad

Montaje de protocolo para 802.15.4

IEEE 802.15.4-2003 (WPAN de baja velocidad) se ocupa de una velocidad de datos baja pero una duración de la batería muy larga (meses o incluso años) y una complejidad muy baja. El estándar define las capas física (Capa 1) y de enlace de datos (Capa 2) del modelo OSI. La primera edición del estándar 802.15.4 se publicó en mayo de 2003. Varios protocolos de capa de red (o malla) estandarizados y patentados se ejecutan en redes basadas en 802.15.4, incluidos IEEE 802.15.5, ZigBee, Thread, 6LoWPAN, WirelessHART y NIA 100.11a.

PHY alternativo de tarifa baja de WPAN (4a)

IEEE 802.15.4a (formalmente llamado IEEE 802.15.4a-2007) es una enmienda a IEEE 802.15.4 que especifica capas físicas adicionales (PHY) al estándar original. El interés principal era proporcionar una capacidad de localización y alcance de mayor precisión (precisión de 1 metro y mejor), mayor rendimiento agregado, mayor escalabilidad a las velocidades de datos, mayor alcance y menor consumo y costo de energía. Las líneas de base seleccionadas son dos PHY opcionales que consisten en una radio de pulso UWB (que opera en un espectro UWB sin licencia) y un espectro ensanchado Chirp (que opera en un espectro de 2,4 GHz sin licencia). La radio UWB pulsada se basa en la tecnología UWB pulsada continua (ver C-UWB) y podrá ofrecer comunicaciones y alcance de alta precisión.

Revisión y mejora (4b)

IEEE 802.15.4b se aprobó en junio de 2006 y se publicó en septiembre de 2006 como IEEE 802.15.4-2006. El grupo de trabajo 4b de IEEE 802.15 se creó para crear un proyecto de mejoras y aclaraciones específicas del estándar IEEE 802.15.4-2003, como la resolución de ambigüedades, la reducción de la complejidad innecesaria, el aumento de la flexibilidad en el uso de claves de seguridad, las consideraciones para las nuevas asignaciones de frecuencia disponibles, y otros.

Enmienda PHY para China (4c)

IEEE 802.15.4c se aprobó en 2008 y se publicó en enero de 2009. Esto define una enmienda PHY y agrega nuevas especificaciones de espectro de radiofrecuencia para abordar los cambios regulatorios chinos que han abierto los 314-316 MHz, 430-434 MHz y 779 MHz. -Bandas de 787 MHz para uso de PAN inalámbrico en China.

Enmienda PHY y MAC para Japón (4d)

El grupo de trabajo 4d de IEEE 802.15 se creó para definir una enmienda al estándar 802.15.4-2006. La enmienda define un nuevo PHY y los cambios en el MAC que sean necesarios para admitir una nueva asignación de frecuencia (950 MHz -956 MHz) en Japón mientras coexiste con sistemas de etiquetas pasivas en la banda.

Enmienda MAC para aplicaciones industriales (4e)

El grupo de trabajo 4e de IEEE 802.15 está autorizado para definir una enmienda MAC al estándar existente 802.15.4-2006. La intención de esta enmienda es mejorar y agregar funcionalidad al MAC 802.15.4-2006 para a) brindar un mejor soporte a los mercados industriales yb) permitir la compatibilidad con las modificaciones que se proponen dentro de la WPAN china. Se realizaron mejoras específicas para agregar salto de canal y una opción de intervalo de tiempo variable compatible con ISA100.11a. Estos cambios fueron aprobados en 2011.

Enmienda PHY y MAC para RFID activo (4f)

El grupo de trabajo del sistema RFID activo IEEE 802.15.4f está autorizado para definir nuevas capas físicas inalámbricas (PHY) y mejoras a la capa MAC estándar 802.15.4-2006 que se requieren para admitir nuevas PHY para aplicaciones de determinación de ubicación y bidireccional del sistema RFID activo.

Enmienda PHY para redes de servicios inteligentes (4g)

El grupo de trabajo de redes de servicios inteligentes (SUN) IEEE 802.15.4g está autorizado para crear una enmienda PHY a 802.15.4 para proporcionar un estándar que facilite aplicaciones de control de procesos a muy gran escala, como la red de red inteligente de servicios públicos capaz de soportar grandes, Redes geográficamente diversas con infraestructura mínima, con potencialmente millones de puntos finales fijos. En 2012 lanzaron el estándar de radio 802.15.4g. El comité TR-51 de la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones desarrolla estándares para aplicaciones similares.

Capas físicas (PHY) de banda ultraancha mejorada (UWB) y técnicas de rango asociadas (4z)

Aprobada en 2020, modificación de los PHY de UWB (por ejemplo, con opciones de codificación) para aumentar la precisión e intercambiar información relacionada con el alcance entre los dispositivos participantes.

IEEE 802.15.5: redes de malla

IEEE 802.15.5 proporciona el marco arquitectónico que permite que los dispositivos WPAN promuevan redes de malla inalámbrica interoperables, estables y escalables. Este estándar se compone de dos partes: redes de malla WPAN de baja velocidad y redes de malla WPAN de alta velocidad. La malla de baja velocidad se basa en IEEE 802.15.4-2006 MAC, mientras que la malla de alta velocidad utiliza IEEE 802.15.3/3b MAC. Las características comunes de ambas mallas incluyen inicialización de red, direccionamiento y unidifusión multisalto. Además, la malla de baja velocidad admite multidifusión, transmisión confiable, soporte de portabilidad, ruta de rastreo y función de ahorro de energía, y la malla de alta velocidad admite el servicio de tiempo garantizado multisalto.

Las redes de malla para redes IEEE 802.15.1 están más allá del alcance de IEEE 802.15.5 y se realizan dentro del grupo de trabajo de malla de Bluetooth.

IEEE 802.15.6: Redes de área corporal

En diciembre de 2011, el grupo de trabajo IEEE 802.15.6 aprobó un borrador de un estándar para las tecnologías Body Area Network (BAN). El borrador fue aprobado el 22 de julio de 2011 por Boleta de Carta para iniciar el proceso de Boleta de Patrocinador. El Grupo de trabajo 6 se formó en noviembre de 2007 para centrarse en un estándar inalámbrico de corto alcance y baja potencia que se optimizará para dispositivos y operaciones en, dentro o alrededor del cuerpo humano (pero no limitado a humanos) para servir una variedad de aplicaciones incluyendo médicos, electrónica de consumo y entretenimiento personal.

IEEE 802.15.7: Comunicación de luz visible

La reunión inaugural del Grupo de trabajo 7 se llevó a cabo en enero de 2009, donde se autorizó a escribir estándares para la comunicación óptica en el espacio libre usando luz visible. El estándar 802.15.7-2011 se publicó en septiembre de 2011. En 2015, se lanzó un nuevo grupo de trabajo para revisar el estándar 802.15.7, con varias capas PHY nuevas y rutinas MAC para admitir comunicaciones de cámara óptica (OCC) y fidelidad de luz (Li-Fi). Como el nuevo borrador se volvió demasiado grande, en marzo de 2017, el Grupo de trabajo 802.15 decidió continuar con 802.15.7 solo con OCC, que solo se transmite, y crear un nuevo grupo de trabajo 802.15.13 para trabajar en un nuevo estándar para LiFi. que obviamente necesitaba una capa MAC significativamente revisada, además de nuevos PHY. La revisión de 802.15.7-2018 se publicó en abril de 2019. En septiembre de 2020, se aprobó un nuevo PAR y un nuevo grupo de trabajo comenzó a trabajar en una primera enmienda P802.15.7a con el objetivo de aumentar la velocidad de datos y un mayor alcance para OCC.

IEEE P802.15.8: comunicaciones entre pares

IEEE P802.15.8 recibió la aprobación de la Junta de estándares de IEEE el 29 de marzo de 2012 para formar un grupo de trabajo para desarrollar un estándar para comunicaciones entre pares (PAC) optimizado para comunicaciones entre pares y sin infraestructura con coordinación totalmente distribuida que opera en bandas por debajo de 11 GHz. El estándar propuesto tiene como objetivo velocidades de datos superiores a 100 kbit/s con velocidades de datos escalables de hasta 10 Mbit/s. Las características de la propuesta incluyen:

• descubrimiento para información de pares sin asociación
• descubrimiento del número de dispositivos en la red
• comunicaciones de grupos con miembros simultáneos en múltiples grupos (normalmente hasta 10)
• Posición relativa
• Relé multihop
• seguridad

El borrador del estándar está en desarrollo; se puede encontrar más información en la página web del Grupo de trabajo 8 de IEEE 802.15.

IEEE P802.15.9: Protocolo de administración de claves

IEEE P802.15.9 recibió la aprobación de la Junta de estándares de IEEE el 7 de diciembre de 2011 para formar un grupo de trabajo para desarrollar una práctica recomendada para el transporte de datagramas de protocolo de administración de claves (KMP). La práctica recomendada definirá un marco de mensajes basado en elementos de información como método de transporte para datagramas de protocolo de administración de claves (KMP) y pautas para el uso de algunos KMP existentes con IEEE Std 802.15.4. La práctica recomendada no creará un nuevo KMP.

Si bien IEEE Std 802.15.4 siempre ha admitido la seguridad de datagramas, no ha proporcionado un mecanismo para establecer las claves utilizadas por esta característica. La falta de soporte de administración de claves en IEEE Std 802.15.4 puede resultar en claves débiles, que es una vía común para atacar el sistema de seguridad. Agregar compatibilidad con KMP es fundamental para un marco de seguridad adecuado. Algunos de los KMP existentes que puede abordar son PANA, HIP, IKEv2, IEEE Std 802.1X y 4-Way-Handshake de IETF.

El borrador de la práctica recomendada está en desarrollo; se puede encontrar más información en la página web de IEEE 802.15.

IEEE P802.15.10: enrutamiento de capa 2

IEEE P802.15.10 recibió la aprobación de la Junta de Normas de IEEE el 23 de agosto de 2013 para formar un grupo de trabajo para desarrollar una práctica recomendada para enrutar paquetes en redes inalámbricas 802.15.4 que cambian dinámicamente (cambios del orden de un marco de tiempo de un minuto), con impacto mínimo en el manejo de rutas. El objetivo es extender el área de cobertura según el número de nodos incrementar. Las capacidades relacionadas con la ruta que proporcionará la práctica recomendada incluyen lo siguiente:

• Establecimiento de rutas
• Configuración dinámica de la ruta
• Descubrimiento y adición de nuevos nodos
• Romper rutas establecidas
• Pérdida y recurrencia de rutas
• Recopilación en tiempo real del estado de enlace
• Permitir la aparición de un solo salto en la capa de red (no romper los mecanismos L3 estándar)
• Apoyo a las emisiones
• Apoyo para multicast
• Entrega efectiva de marcos

El borrador de la práctica recomendada está en desarrollo; se puede encontrar más información en la página web IEEE 802.15.10.

IEEE 802.15.13: comunicaciones inalámbricas ópticas multigigabit/s

La primera reunión del Grupo de trabajo 13 se llevó a cabo en marzo de 2017, con el objetivo de establecer un nuevo estándar de fidelidad a la luz (LiFi), es decir, comunicaciones móviles mediante el uso de la luz. El objetivo es abordar aplicaciones industriales, es decir, conectividad ultra confiable y de baja latencia con fluctuaciones insignificantes para IoT de próxima generación. En comparación con 802.15.7, el grupo decidió reescribir el estándar por completo, en función de las contribuciones existentes y nuevas, para cumplir con esos objetivos. El grupo trabajó primero en un PHY de modulación pulsada de baja potencia (PM-PHY) usando On-Off-Keying (OOK) con ecualización de dominio de frecuencia (FDE) y también un PHY de alto ancho de banda (HB-PHY) basado en frecuencia ortogonal. -multiplexación por división (OFDM) adoptada de ITU-T G.9991. El grupo también decidió implementar la movilidad considerando los puntos de acceso en la infraestructura y los usuarios móviles en el área de servicio como entradas y salidas de un enlace distribuido de múltiples entradas y múltiples salidas (D-MIMO). 802.15.13 admite D-MIMO de forma nativa con un diseño minimalista, adecuado para aplicaciones especiales. Es implementable en FPGA de bajo costo y hardware de cómputo listo para usar. La votación por carta del grupo de trabajo y la votación de IEEE SA se iniciaron en noviembre de 2019 y noviembre de 2020, respectivamente. Se espera su publicación a mediados de 2022.

Comité Permanente de Próxima Generación Inalámbrica

El Comité Permanente de Próxima Generación Inalámbrica IEEE P802.15 (SCwng) está autorizado para facilitar y estimular presentaciones y debates sobre nuevas tecnologías inalámbricas relacionadas que pueden estar sujetas a nuevos proyectos de estandarización 802.15 o para dirigirse a todo el grupo de trabajo 802.15 con problemas o preocupaciones con técnicas o tecnologías.