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[email protected] Curso Introducción a la Red Local Vía Radio 1. - Introducción. Este capítulo de Introducción va a tratar dos puntos concretos. Por una parte se va a exponer qué es lo que nos vamos a encontrar en este proyecto, y como se va a desarrollar, y por otra parte una breve exposición de la comunicación por Radio, sin entrar en detalles, ya que si se quisiera entrar en detalles se necesitaría un capítulo de la memoria para ello. 1.1. - Fases del proyecto. En este primer punto se va a exponer lo que se va a desarrollar en el proyecto que nos ocupa y las posibles ampliaciones que se pueden llevar a cabo sobre éste como futuros Proyectos Final de Carrera. El título del proyecto dice mucho sobre lo que se ha desarrollado, ‘ Red Local Vía Radio’. Partiendo de un transmisor de datos determinado se intentan conectar dos computadores de tipo PC. El funcionamiento y características de los transmisores utilizados se describen en el capítulo 2 de esta memoria. Describiendo las distintas fases en las que se ha desarrollado el proyecto, quizás quede reflejada de una forma más precisa la finalidad del proyecto. En primer lugar se ha realizado un estudio de los transmisores (también denominados 7Radio Módems a lo largo de la memoria) para llegar a una conclusión razonable sobre los tamaños de tramas más efectivos que se deben de utilizar en la comunicación, así como la tasa de errores que ofrece el Radio Módem dependiendo ésta de la velocidad de transmisión y de la longitud de la trama, medida en bytes. Pág. 3
Para realizar este primer estudio y la primera toma de contacto con los transmisores, se han desarrollado una serie de programas para MS-DOS y utilizando como lenguaje de programación el PASCAL. Estos programas tienen como finalidad el implementar un simple protocolo de transmisión de ficheros. Por medio de la transmisión de estos ficheros y la recepción en el lado opuesto (máquina receptora) se ha calculado la tasa de errores teniendo en cuenta los parámetros anteriormente citados. Evidentemente, el contenido de estos ficheros transmitidos es predeterminado, es decir, se conoce, ya que son creados por otro programa desarrollado también para este proyecto, y que no tiene otra finalidad que la creación del fichero de caracteres con un tamaño proporcionado por el usuario del programa. Esta primera fase está descrita en detalle en el capítulo 4 de esta memoria. Una vez realizado este sencillo estudio de los transmisores, y una vez que se tiene idea de los tamaños de trama, o mejor dicho, de la cantidad de bytes consecutivos que se pueden transmitir con una menor tasa de error se pasa al siguiente paso. Este segundo paso ha requerido un profundo estudio y la búsqueda de una amplia documentación relacionada con el desarrollo de drivers. Como ya se puede saber, la segunda fase ha consistido en el desarrollo de un driver para el Radio Módem. Este driver tiene que seguir la filosofía de funcionamiento de los controladores de tarjetas de red, es decir, lo que se tenía que desarrollar era un Adaptador de Red similar a los que cada fabricante de hardware proporciona con la adquisición de las tarjetas de red, tales como NE2000 o NE3000. Esta clase de drivers tiene una estructura determinada, la cual hay que implementar para su buen funcionamiento. Como ayuda a esta implementación se ha hecho uso de la utilidad VtoolsD, la cual es un mero generador de código que se hace corresponder con un esqueleto de la clase de driver que se le especifica, en nuestro caso de Red. Partiendo del esqueleto proporcionado o generado por la utilidad mencionada, la cual se basa en los DDK ( Device Driver Kit) de Microsoft, la tarea que se debía de realizar era la de implementar unas determinadas funciones que todo driver de Red debe de ofrecer y contener. Estas funciones son comentadas en su correspondiente capítulo. Pero este driver de Red tiene una peculiaridad que no tienen los drivers de red de las típicas tarjetas de Red. Además de que el driver debe de implementar una serie de funciones predeterminadas debe de controlar el puerto serie ya que el transmisor utilizado está conectado al puerto serie. Por tanto, debe de poder controlar el puerto serie tanto en la transmisión como en la recepción de datos. Un driver de Red convencional, es decir, que controle una tarjeta de red la cual está conectada al ordenador por medio de un Slot de su placa base, debe de controlar dicha tarjeta haciendo uso de las direcciones base de entrada salida que ella misma ofrece. En nuestro caso lo que debe de controlar es el controlador del puerto serie, es decir, la UART que lleva la placa base del computador. Evidentemente, esta UART también ofrece una dirección base, siendo esta distinta dependiendo de sí es el puerto COM1, COM2, COM3 o COM4. Todo lo relacionado con el desarrollo del driver y su problemática se puede consultar a partir del capítulo 5 de esta memoria. El driver desarrollado funciona en un sistema que trabaje bajo Windows 95. Es decir, su filosofía de funcionamiento, es la que Windows 95 requiere de sus drivers de Red. Pág. 4
Este driver o controlador debe de poder permitir a protocolos superiores de Red como puedan ser TCP/IP, NetBEUI o IPX/SPX transmitir sus datagramas. Esta segunda y última fase, como bien es de suponer, es la fase más larga y costosa del proyecto ya que en primer lugar se ha tenido que buscar documentación para posteriormente desarrollar el driver con las ideas claras. Posibles ampliaciones a este proyecto pueden ser la implementación de este driver para Windows NT 4.0 e incluso para Windows 98. 1.2. - Comunicación Vía Radio. Una vez vistas las dos fases en las que se ha desarrollado el proyecto, vamos a entrar un poco en materia. Para ello, y teniendo en cuenta que estamos en el capítulo de introducción de la memoria, nada mejor que realizar una introducción a las Redes de paquetes por radio y a su problemática, para tener una idea de los problemas que existen en tal tipo de comunicación. A lo largo de toda la memoria, hay que hacer notar que se ha intentado utilizar la terminología OSI, es decir, todo lo que se ha realizado ha sido teniendo en cuenta que el modelo OSI comprende 7 capas básicas en el desarrollo de toda red. Aquí se ha intentado seguir dicho modelo en la medida de lo posible. Así, la correspondencia con los modelos OSI de todo aquello tratado por el proyecto sería: Radio Módem + Medio de transmisión + UART (nivel físico), driver a desarrollar para Windows 95 (nivel MAC + nivel de enlace de datos) y protocolos TCP/IP + IPX/SPX + NetBEUI (nivel de red). El resto de niveles como el de transporte, sesión y aplicación, estaría desarrollado por el software que trabaja con los protocolos de alto nivel (p.e. TCP/IP). Así, en este proyecto se va a trabajar sobre los cuatro niveles inferiores, y en concreto sobre los tres inferiores, ya que los protocolos de red superiores ya están desarrollados, y lo único que hay que hacer es abrirles el camino para que puedan trabajar sobre el driver a desarrollar. El medio físico de comunicación que se va a utilizar no es ninguno de los que se suele utilizar normalmente en las redes de área local (cable coaxial, par trenzado), sino que es el aire, se va a basar en ondas transmitidas por el aire, tal y como hacen las radios convencionales. De ahí el nombre de la red, “ Red Local Vía Radio “. Estas ondas van a ser proporcionadas por unos transmisores denominados Radio Módems, los cuales reciben datos digitales del computador al cual están conectados y los transforman en una onda analógica que es la que se transmitirá y será recibida en el extremo opuesto, receptor. La conexión al ordenador se hará por una interfaz RS-232, que es la interfaz proporcionada por los puertos serie, o UART. Pág. 5
El driver será el encargado de controlar esta UART, y por lo tanto el puerto serie. De esta forma, todo el control hardware a desarrollar se basa en el control de la UART haciendo uso de los recursos de que se disponga. En MS_DOS, se hace directamente, es decir, se trabaja directamente sobre la UART. En Windows 95 no será así, es decir, Windows 95 gestiona de modo propio la interfaz serie, de modo que se debe de trabajar sobre aquellos controladores que Windows 95 proporciona para trabajar con el puerto serie. Sobre nuestro driver ya trabajarán los protocolos TCP/IP, IPX/SPX y demás protocolos, con la finalidad de enviar paquetes con su formato determinado. El driver a desarrollar, tal y como se ha comentado anteriormente, debe de implementar ciertos niveles de la jerarquía OSI, siendo estos el nivel de enlace de datos y el de acceso al medio. Los niveles de enlace de datos tienen como misión realizar una conexión con el lado opuesto libre de errores y con un control de flujo óptimo. No se va a entrar en detalle sobre lo que debería o no debería de implementar un nivel de enlace, ya que en este proyecto no se va a implementar como tal, es decir, se va a dejar este nivel vacío, dejando a los protocolos superiores que sean los encargados de realizar todos los controles oportunos. Por lo tanto, se podría decir, que a este nivel, no hay conexión, es decir, sería un servicio sin conexión. Lo único que se va a realizar, es dar un determinado formato a la trama a transmitir, lo cual se considerará realizado en este nivel, y se pasará al nivel físico. Con respecto al nivel de acceso al medio, lo que se hará es describir la comunicación por radio en general, dando cuenta de las distintas opciones en dicho nivel, y los problemas que plantean. La difusión terrestre de paquetes por radio (que en realidad son tramas) tiene una serie de peculiaridades. En particular, las estaciones tienen un radio de acción limitado, lo que hace necesario la introducción de repetidores. Entre otras propiedades, cuando dos estaciones estén muy alejadas, no será posible que escuchen sus respectivas transmisiones haciendo imposible utilizar el protocolo CSMA, y complicando enormemente el protocolo de la subcapa MAC. El primer sistema ordenador en emplear la radio en lugar de los cables punto a punto, con objeto de realizar sus comunicaciones fue el sistema ALOHA de la Universidad de Hawai; la primera vez que apareció fue en 1971. Este sistema se expondrá aquí porque es el predecesor de todos los sistemas de difusión de paquetes. El sistema ALOHA se inició con objeto de permitir a la gente de la Universidad de Hawai, la cual se encontraba dispersa en siete centros universitarios localizados en cuatro islas, el acceso directo al ordenador central, que estaba ubicado en Oahu, sin la necesidad de utilizar líneas telefónicas, las cuales resultaban muy costosas y poco fiables. La comunicación se logró mediante el equipamiento de cada una de las estaciones con un pequeño transmisor / receptor de radio FM, con un alcance suficiente (30 Km), para poder comunicarse con el transmisor / receptor del centro de cálculo. Posteriormente, se introdujo un potente repetidor, aumentando así el alcance teórico hasta cubrir los 500 Km.
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Todas las comunicaciones se efectúan de una estación al centro de cálculo o viceversa. No existe comunicación entre estaciones. Cuando el centro de cálculo recibe un paquete, se procesa ahí mismo, y no se retransmite para ser escuchado por las otras estaciones. Este arreglo es fundamentalmente diferente del modelo de difusión por satélite, en el cual éste es de hecho un enorme repetidor localizado en el cielo. Debido a que los paquetes de entrada no se vuelven a difundir, una estación no tiene manera de saber si la oficina central recibió correctamente o no su transmisión. Como resultado, es necesario que exista un asentimiento explícito, como se utiliza en las conexiones punto a punto. Después de vencer algunos escepticismos iniciales de los mecanismos de comunicación poco comunes, al proyecto se le asignaron dos bandas en la parte UHF (Frecuencias ultra altas) del espectro. Una banda de frecuencia, a 407.350 MHz, se utiliza para el tráfico de llegada de las estaciones a la oficina central. La otra banda de frecuencia, a 413.475 MHz, se utiliza para el tráfico de salida, es decir, el que va de la oficina central a las estaciones. La transmisión se lleva a cabo a una velocidad de 9600 bps. El empleo de canales diferentes para el tráfico de entrada y el de salida tiene implicaciones importantes en la organización completa del sistema. Después de varios años de experiencia, el grupo de investigación se percató de que tener un solo canal hubiera sido probablemente una mejor idea. La idea original de tener dos canales distintos fue debido a la diferencia fundamental entre el tráfico de entrada y de salida. En el de entrada, hay una gran cantidad de usuarios sin coordinación alguna, que están compitiendo por acceder a un recurso compartido; mientras que en el tráfico de salida, un solo lugar tiene un control completo del canal, por lo que no hay contienda en un acceso aleatorio (lo que ahora se conoce como ALOHA puro), y el canal de salida bajo la condición de una difusión directa, con cada una de las estaciones extrayendo aquellos paquetes que le estén dirigidos procedentes del flujo de salida. En la siguiente figura se muestran los elementos esenciales que constituyen el sistema ALOHA. En la oficina central se encuentra un miniordenador, llamado Menehune, que está conectado a la antena. Toda la información que entra y sale de la central pasa por ella. Menehune, a su vez está conectado a dos ordenadores grandes, así como a otras dos redes, ARPANET y PACNET. Cada estación tiene una unidad de control que almacena una parte de texto y maneja las retransmisiones. Las unidades de control originales fueron hechas con circuitos cableados pero más tarde se utilizaron los microprocesadores para ofrecer una mayor flexibilidad. Algunas estaciones se encuentran conectadas a los concentradores, con objeto de reducir los costos del transmisor / receptor. Las tramas consisten de cuatro partes. En primer lugar, viene una cabecera de 32 bits, la cual contiene, entre otras cosas, la identificación del usuario y la longitud del paquete. Para proveer una gran fiabilidad, a la cabecera le sigue un código de redundancia de 16 bits. Después, vienen los datos, hasta 80 octetos, seguidos por otro código de redundancia. El paquete máximo es de 32 + 16 + 640 + 16 = 704 bits. El tiempo de retransmisión para el paquete más grande, a una velocidad de 9600 bps, es de 73 ms. Cuando una estación tiene alguna información que transmitir, simplemente la envía. Esta forma de funcionar corresponde al sistema ALOHA en su esencia pura. Cuando el Menehune, recibe correctamente un paquete, inserta un paquete de asentimiento en el flujo de salida. Si una estación no recibe un asentimiento dentro de un tiempo preestablecido, supone que el paquete sufrió una colisión, y lo retransmite. Los intervalos de retransmisión se distribuyen entre 200 y Pág. 7
1500 ms, probando varias distribuciones (por ejemplo, una uniforme, tres cortas y después una larga, etc.).
FIGURA 1.1.SISTEMA ALOHA.
Se ha visto el sistema ALOHA original, como un ejemplo de un sistema de difusión terrestre de paquetes por radio. Ahora se van a exponer algunos problemas de diseño adicionales, frecuentemente presentes en estos sistemas. La introducción de un gran número de repetidores, en particular (para aumentar la cobertura geográfica del sistema), trae consigo varias complicaciones, debido a que los repetidores almacenan los paquetes de entrada y después los vuelven a difundir a la misma frecuencia. Por lo tanto, la recepción y transmisión simultáneas, es prácticamente imposible. Primero, examinaremos el modelo conceptual correspondiente a un sistema de difusión de paquetes por radio. Hay (por lo menos) tres situaciones en las que el radio paquete es atractivo como método de distribución local, de una oficina central a las estaciones remotas. 1. - Las estaciones están localizadas en lugares en donde el sistema telefónico está muy poco desarrollado o no existe, muchas áreas rurales y la mayor parte de los países del Tercer Mundo, caen en esta categoría. Las estaciones sísmicas y meteorológicas, de donde se recopilan datos en forma automática, se lanzan a menudo por medio de paracaídas a la jungla, desiertos y montañas inhóspitas, que con frecuencia carecen de los servicios elementales de infraestructura como, por ejemplo, los postes telefónicos. 2. - Las estaciones son móviles. Una flotilla de barcos es un buen ejemplo de un grupo de usuarios que tienen, inherentemente asociada, la característica de movilidad. Los automóviles de la policía, así como las ambulancias, los camiones de bomberos y los taxis, son otros ejemplos típicos. 3. - Las estaciones tienen una relación de tráfico alta, entre el pico y el promedio, o una tasa muy baja de datos. En ambos casos, el costo de una línea dedicada, puede hacer que la aplicación no sea económica. Los radio paquetes ofrecen la posibilidad de compartir un solo canal en lugar de tener un número muy grande de canales con capacidad fija (y casi totalmente desperdiciada). Pág. 8
Aunque los transmisores portátiles de radio FM están normalmente equipados con una simple antena flexible, que los hace omnidireccionales, los repetidores, de acuerdo con las necesidades, pueden estar equipados con antenas omnidireccionales o direccionales. Los repetidores, también, pueden tener la capacidad de ajustar su potencia de difusión, con objeto de aumentar o disminuir su alcance. Si se tuviera un número importante de repetidores operados por baterías, el diseño del sistema debería ser lo suficientemente redundante como para poder salir adelante con el problema generado por los repetidores cuya batería se hubiese terminado, hecho que viene a ocurrir en forma regular. Cuando un sistema de radio paquetes contiene múltiples repetidores, el concepto de encaminamiento llega a ser un problema central. La más sencilla de las estrategias de encaminamiento, en donde cada uno de los repetidores actúa sólo como un transmisor receptor, almacenando y reexpidiendo todos los paquetes de entrada (inundación), no funciona en absoluto. Cada paquete estaría únicamente rebotando atrás y adelante, entre repetidores adyacentes, en forma indefinida, llegando a obstaculizar el canal. Cuando un repetidor recibe un paquete, debe tomar una decisión; la cuestión es si se reexpide o no se reexpide. La elección entre expedirlo o eliminarlo es equivalente a la elección de la línea de salida que se lleva a cabo en una IMP, en una red punto a punto. Los objetivos del procedimiento de encaminamiento son los mismos que se tienen en todas las redes, naturalmente y que consisten en lograr una alta probabilidad de envío de paquetes hacia su destino final, consumiendo el mínimo de recursos en el proceso. Gitman y sus colaboradores (1976) han sugerido tres posibles estrategias de encaminamiento. En el primer algoritmo, cada repetidor se encarga sólo de reexpedir todos los paquetes que le llegan, sujetándose a una de dos restricciones existentes. La primera restricción es un contador de pasos, incluido en la cabecera de cada paquete, que se decrementa cada vez que se reexpide el paquete. Cuando el valor llega a cero, elimina el paquete. Esta regulación garantiza que ningún paquete pueda vivir para siempre. La segunda restricción es que los repetidores mantengan una lista de los n paquetes que se expidieron más recientemente, y eviten retransmitirlos en caso de que se presenten de nuevo. Con estas dos regulaciones adicionales, este algoritmo puede utilizarse, razonablemente, en caso de haber estaciones y/o repetidores con una movilidad muy alta. Su aspecto más atractivo descansa en la propiedad de no necesitar que ningún repetidor conozca la ubicación de cualquier otro. Tampoco supone que haya ninguna asignación fija de estaciones a repetidores. La desventaja obvia es el enorme ancho de banda que se consume. El segundo de los algoritmos de encaminamiento propuestos por Gitman y sus colaboradores, utiliza un encaminamiento jerárquico. Los repetidores están organizados en un árbol, con la oficina central ubicada en la raíz. Este algoritmo requiere que la oficina central esté enterada de la topología completa. Cada paquete de datos transmitido por la oficina central contiene la secuencia de repetidores, por medio de los cuales se deberán expedir los paquetes. La oficina central, en efecto, determina la trayectoria completa y la incluye en cada uno de los paquetes. Este método se conoce como encaminamiento fuente. El receptor, en cada salto, transmite un mensaje de asentimiento hacia atrás. No todo está perdido si un repetidor falla en algún lugar de la trayectoria solicitada. El repetidor que falla, podría poner a uno un bit en la cabecera para indicar a todos los repetidores que expidan el paquete. También, podría avisar a la oficina central sobre el fallo (suponiendo Pág. 9
que todavía se encuentre conectado a ella), solicitándole que realice otro intento y reetiquete el árbol. La naturaleza de la difusión de un radio paquete hace que sea posible asumir una estrategia por completo distinta: el repetidor podría simplemente aumentar su potencia, para poder saltar de golpe y esperar poder evitar al repetidor que ha fallado. Esta estrategia implica un diseño conservador gracias al cual los repetidores operen normalmente con una potencia inferior a la máxima. Un problema, sin embargo, sería que, aunque el repetidor correcto pudiese recibir el paquete, podría llegar demasiado débil para transmitir un mensaje de asentimiento hasta el extremo origen. En el tercer algoritmo de encaminamiento, el repetidor sólo expedirá un paquete si se encuentra más próximo al destino que, el último repetidor que expidió el paquete. Se supone que cada repetidor conoce cuál es su distancia, en número de saltos, desde cualquier otro repetidor. Esta información puede obtenerse al hacer que cada uno de los repetidores difunda su tabla de distancias periódicamente. Cada paquete de datos contiene la identificación del destino y la distancia actual del transmisor a partir de dicho destino. A lo largo de este punto se ha supuesto que, cuando dos paquetes tienen una colisión, los dos se perderán. Para el caso de redes de radio, esta suposición es demasiado pesimista, dado que los receptores de FM pueden diseñarse para extraer sin error el paquete de mayor potencia, de entre dos cualesquiera que se encuentren solapados. Este fenómeno se conoce como efecto de captura. Para ver cómo esto tiene influencia sobre el rendimiento del sistema, imagínense que existen dos clases de estaciones, una clase difundiendo a una potencia alta y la otra con una potencia baja (o bien, un grupo muy próximo y otro muy alejado, teniendo los dos la misma potencia). Si dos paquetes solapados se han originado en el mismo grupo, el receptor no podrá desenmarañarlos y, por lo tanto, los dos se perderán; pero, sin embargo, si se han originado en grupos distintos, se aceptará el de mayor potencia. En la mitad de los casos, lo que antes contaba como una colisión, ahora será una transmisión con éxito. Una propiedad interesante del efecto de captura es que las estaciones localizadas cerca de la oficina central, en condiciones de carga elevada, pueden generar tal cantidad de tráfico que las estaciones que se encuentren más alejadas se bloquearán por completo. Esto ocurre porque cuando sucede una colisión entre dos estaciones, una que se encuentra muy alejada y otra muy próxima, ganará la más próxima porque siempre tendrá una señal de mayor intensidad. Los aficionados de radio (radioaficionados) en Estados Unidos, Canadá y Japón han desarrollado redes de radio paquetes que son dignas de mencionarse. La Liga Americana de Radioaficionados ha normalizado este sistema; el protocolo generado es llamado X.25, y está basado en el protocolo X.25 del CCITT. En esta norma se describe el formato de paquete que contiene un campo de dirección, un campo de control y un campo de datos entre otros. La norma no especifica un algoritmo de acceso al canal, así que es posible utilizar el correspondiente a ALOHA puro o CSMA (la radioafición es demasiado caótica para el ALOHA ranurado, debido a que requiere de un acuerdo acerca de los límites de las ranuras de tiempo). La mayor parte de los radios de aficionados están constituidos por dispositivos semiduplex, que no pueden escuchar el canal mientras están transmitiendo, haciendo imposible la utilización del protocolo CSMA / CD. La característica más interesante de esta red consiste en su direccionamiento y algoritmos de encaminamiento. Cada radioaficionado tiene una clave de llamada única. , que es una ristra de 4 a 6 letras y dígitos, que el gobierno les asigna, cuando aprueba su examen para obtener su Pág. 10
licencia. Al igual que otras estaciones de radio y televisión, las claves de llamada de los aficionados comienzan con W o K (o N) en Estados Unidos q con C en Canadá y con JA en Japón. El campo de la dirección de cada paquete X.25 contiene una lista de claves de llamada que especifican las estaciones que van a almacenar y reexpedir los paquetes, así como el orden en el que lo harán; por lo que el originador deberá seleccionar la trayectoria correcta. Cuando una estación expide un paquete m fija el valor del bit de mayor orden de su clave de llamada a 1, de tal manera que, si lo escucha en una retransmisión subsiguiente, podrá saber que ya lo procesó y lo ignorará al aparecer por segunda vez. Además de esta red de paquetes para aficionados, los radioaficionados también tienen una red de satélite; la forma como lograron que se lanzara su satélite es una historia interesante. Cuando la NASA o alguna otra agencia espacial estuvo probando un nuevo cohete experimental por primera vez, los operadores de satélites comerciales dudaron en arriesgar sus satélites de 100 millones de dólares como conejillos de indias. Mejor que utilizar sacos de arena como carga útil, las agencias espaciales prefirieron a menudo lanzar satélites construidos por radioaficionados durante su tiempo libre. Dado que muchas de estas personas eran ingenieros profesionales, quienes trabajaban en la industria de las comunicaciones, los satélites siempre fueron de bajo costo y, a menudo, eran dispositivos muy ingeniosos. Más de una docena se encuentran actualmente en órbita, y algunos nuevos, están en preparación. La reciente demanda de teléfonos instalados en automóviles ha propiciado otro interesante desarrollo en el área de los radio paquetes, comúnmente conocidos como radio celular. En este sistema, cada teléfono móvil está conectado a una antena de radio que difunde en la banda de 800 a 900 MHz. ( en Estados Unidos). El área cubierta por el sistema radio celular se divide en celdas. En teoría, las celdas tienen forma hexagonal pero en la práctica, su forma es menos regular. El tamaño de la celda corresponde al área cubierta por los transmisores móviles, de tal manera que la señal procedente de un transmisor puede escucharse en su propia celda y, quizás, en las celdas vecinas, pero generalmente no se escucha en las que están más allá. Existe un conjunto de frecuencias disponibles para la comunicación en el interior de cada celda. A todas las celdas adyacentes se les deberá asignar un conjunto de frecuencias diferente, con objeto de que no haya interferencia. La asignación de frecuencias es similar al problema de colorear una gráfica: cómo se pueden colorear las celdas de tal forma que no haya dos celdas adyacentes del mismo color (conjunto de frecuencias). El problema se vuelve complejo en la medida en que se presentan irregularidades en los tamaños de las celdas, por edificios, por terrenos montañosos, y por el hecho de que los transmisores, en algunos casos, pueden ser escuchados a dos celdas de distancia. En cada celda hay una estación base, en la parte superior de un edificio o colina, posicionada de tal forma que pueda comunicarse con todas las radios existentes en su propia celda. Cuando un teléfono móvil se encienda, busca entre las frecuencias de la estación base, hasta encontrar la señal de mayor intensidad (en principio la más cercana), y transmite un mensaje anunciando su número telefónico. La estación base, entonces, le dice en qué celda se encuentra, así como qué frecuencia deberá utilizar. Cuando un teléfono móvil desea hacer una llamada, envía un mensaje a su estación base, la cual entonces le asigna una frecuencia disponible (si alguna se encuentra disponible). Una vez Pág. 11
que termina la llamada, se interrumpe la asignación de frecuencia y se deja disponible para alguien más de la misma celda que quiera llamar. Se puede emplear la misma frecuencia para varias celdas al mismo tiempo, bajo la condición de que éstas se encuentren fuera del área de acción de los demás transmisores. Mientras esté encendido, cada teléfono móvil se queda observando las señales de todas las frecuencias de la estación base, para ver cuál es la de mayor intensidad. Cuando descubre que una estación base diferencia tiene una mayor intensidad (supuestamente, debido a que ahora el automóvil se ha dirigido a una nueva celda), el teléfono se lo comunica a su estación base, para que ésta lo transfiera entonces a la nueva base. Esta, a su vez, instruye el teléfono para que conmute a su frecuencia. Es importante que cada estación base conozca, en todo momento la ubicación de cada uno de los teléfonos móviles, de tal manera que las llamadas que están llegando puedan encaminarse a través de la estación base apropiada. La localización de cada automóvil se traza continuamente mediante el uso de un ordenador, al cual tienen acceso todas las estaciones base.
1.3. - Red Local Vía Radio Una vez expuestas las distintas fases en las que se ha desarrollado el proyecto y una vez realizada una breve introducción sobre la Comunicación Vía radio, en la que se han expuesto ciertos puntos conflictivos con relación a tal tipo de comunicación y una breve historia de la misma, se van a exponer los principios funcionales de la Red Local Vía Radio que se ha desarrollado. Como ya se ha mencionado en el primer punto de este capítulo, lo que se intenta es desarrollar un driver para los Radio Módems utilizados, pero se podría decir que lo que se intenta desarrollar es un Adaptador de Red para el puerto serie, ya que lo que se controla por medio del driver desarrollado es el puerto serie. El Adaptador desarrollado funciona bajo Windows 95, por lo que utiliza los dispositivos virtuales que Windows 95 ofrece para el control de la interfaz serie. La funcionalidad de la que se le ha dotado al driver es la más sencilla posible, con la intención que futuros proyectos sirvan para ampliar dichas funciones y forma de funcionamiento, así como para adaptarlo al funcionamiento de otros entornos como puedan ser Windows NT y Windows 98. Para facilitar esa labor a las personas que realicen dichos proyectos, se ha dotado al software desarrollado de una modularidad completa, de forma que deberán trabajar sobre ciertos módulos del driver, en particular aquellos que deban ser modificados, de modo que el funcionamiento no se vea modificado en el resto de los módulos. Dicha característica, será expuesta en el capítulo que aborde el tema. El driver recibirá paquetes de los protocolos de alto nivel de los cuales esté dispuesto a recibir paquetes y los enviará. Se limitará a construir una trama con un formato determinado, propio de nuestro driver (formato que será expuesto en capítulos posteriores) y se limitará a
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enviarlo, sin realizar ningún tipo de control de errores ni de flujo. Con esto se confía que sea el protocolo superior quien realice tal control. Una vez que se ha realizado la introducción a lo que va a ser el proyecto, y lo que se intenta desarrollar, se procede al desarrollo global de la memoria, haciendo notar que se va a documentar de forma amplia todo aquello que se ha utilizado para el desarrollo del proyecto y algunos puntos de interés, de forma que cualquier persona que esté interesado en el proyecto, sea cual sea su nivel de conocimientos del tema, pueda abordarlo entendiéndolo en su plenitud y de forma que una vez revisado todo el proyecto, haya ampliado sus conocimientos de forma concreta y precisa sobre el tema que nos ocupa. Evidentemente, todo aquello que no interesa para el desarrollo del mismo y que no se ha utilizado se va a suprimir, es decir, se ha expuesto de forma amplia solo lo desarrollado en el proyecto con relación al tema de Redes de Area Local.
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