IEEE 802.15 es un grupo de trabajo del comité de normas IEEE 802 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) que especifica las normas de las redes inalámbricas especializadas (WSN). El grupo de trabajo se conocía anteriormente como Grupo de trabajo para redes inalámbricas de área personal.
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.
El grupo de trabajo uno se basa en la tecnología Bluetooth . Define las especificaciones de la capa física (PHY) y del control de acceso al medio (MAC) para la conectividad inalámbrica con dispositivos fijos, portátiles y móviles dentro del espacio operativo personal o que ingresan a él. Se emitieron normas en 2002 y 2005. [1] [2]
El grupo de trabajo dos se ocupa de la coexistencia de las 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 [3] y el grupo de trabajo dos entró en "hibernación". [4]
IEEE 802.15.3-2003 es un estándar MAC y PHY para redes WPAN de alta velocidad (11 a 55 Mbit/s). El estándar se puede descargar a través del programa IEEE Get [5] , que está financiado por voluntarios de IEEE 802.
IEEE P802.15.3a fue un intento de proporcionar una enmienda de mejora de PHY de banda ultra ancha 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 de tecnología, Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal Multibanda (MB-OFDM) y UWB de Secuencia Directa (DS-UWB), respaldadas por dos alianzas industriales diferentes y fue retirada en enero de 2006. [6] Los documentos relacionados con el desarrollo de IEEE 802.15.3a están archivados en el servidor de documentos IEEE. [7]
La enmienda IEEE 802.15.3b-2005 se publicó el 5 de mayo de 2006. Mejoró la norma 802.15.3 para mejorar la implementación y la interoperabilidad de la MAC. Esta enmienda incluye muchas optimizaciones, corrigió errores, aclaró ambigüedades y agregó aclaraciones editoriales, al tiempo que preservó la compatibilidad con versiones anteriores. Entre otros cambios, la enmienda definió las siguientes características nuevas: [8]
El 11 de septiembre de 2009 se publicó el IEEE 802.15.3c-2009. El grupo de trabajo TG3c desarrolló una capa física alternativa (PHY) basada en ondas milimétricas para el estándar 802.15.3-2003 de red de área personal inalámbrica (WPAN) 802.15.3 existente. El grupo de trabajo 3c (TG3c) del IEEE 802.15.3 se formó en marzo de 2005. Esta WPAN de ondas milimétricas está definida para operar en el rango de 57 a 66 GHz. Dependiendo de la región geográfica, se encuentra disponible un ancho de banda de entre 2 y 9 GHz (por ejemplo, 57 a 64 GHz está disponible como banda sin licencia definida por la FCC 47 CFR 15.255 en América del Norte). La WPAN de ondas milimétricas permite velocidades de datos muy altas y un alcance corto (10 m) para aplicaciones que incluyen acceso a Internet de alta velocidad, descarga de contenido en streaming (video bajo demanda, HDTV, home theater, etc.), streaming en tiempo real y bus de datos inalámbrico para reemplazo de cables. En el estándar se definieron un total de tres modos PHY: [9]
En esta enmienda, la norma IEEE Std 802.15.3d-2017 define una capa física alternativa (PHY) en el rango de frecuencia de THz inferior entre 252 GHz y 325 GHz para enlaces punto a punto conmutados. Se definen dos modos PHY que permiten velocidades de datos de hasta 100 Gb/s utilizando ocho anchos de banda diferentes entre 2,16 GHz y 69,12 GHz.
La norma IEEE Std 802.15.3e-2017 proporciona una capa física alternativa (PHY) y en esta enmienda se define una capa de control de acceso al medio (MAC) modificada. Se han definido dos modos PHY que permiten velocidades de datos de hasta 100 Gb/s utilizando la banda de 60 GHz. Se han definido métodos de agregación y MIMO para aumentar las velocidades máximas de comunicación alcanzables. Se ha definido el reconocimiento de pila para mejorar la eficiencia del control de acceso al medio (MAC) cuando se utiliza en una topología punto a punto (P2P) entre dos dispositivos.
La norma IEEE Std 802.15.3f-2017 extiende la canalización de RF de los PHY de ondas milimétricas para permitir el uso del espectro hasta 71 GHz. 802.15.3f se inició porque varios dominios regulatorios extendieron las bandas exentas de 60 GHz con licencia hasta 71 GHz.
IEEE 802.15.4-2003 (WPAN de baja velocidad) se ocupa de velocidades de datos bajas pero con una vida útil de batería muy prolongada (meses o incluso años) y una complejidad muy baja. El estándar define tanto la capa física (capa 1) como la capa 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 redes (o mallas) estandarizados y propietarios se ejecutan sobre redes basadas en 802.15.4, incluidos IEEE 802.15.5, Zigbee , Thread , 6LoWPAN , WirelessHART e ISA100.11a .
IEEE 802.15.4a (formalmente llamado IEEE 802.15.4a-2007) es una enmienda a IEEE 802.15.4 que especifica capas físicas (PHY) adicionales al estándar original. El interés principal era proporcionar una capacidad de localización y medición de distancia de mayor precisión (precisión de 1 metro y mejor), mayor rendimiento agregado, agregando escalabilidad a las velocidades de datos, mayor alcance y menor consumo de energía y costo. Las líneas base seleccionadas son dos PHY opcionales que consisten en una radio de pulsos UWB (que opera en el espectro UWB sin licencia) y un espectro ensanchado Chirp (que opera en el espectro de 2,4 GHz sin licencia). La radio UWB pulsada se basa en la tecnología UWB pulsada continua (ver C-UWB ) y podrá brindar comunicaciones y medición de distancia de alta precisión. [10]
El estándar 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 IEEE 802.15 4b fue creado para crear un proyecto para 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, consideraciones para las asignaciones de frecuencias recientemente disponibles y otros.
La norma IEEE 802.15.4c se aprobó en 2008 y se publicó en enero de 2009. Define una enmienda PHY que agrega nuevas especificaciones de espectro de RF para abordar los cambios regulatorios chinos que han abierto las bandas de 314-316 MHz, 430-434 MHz y 779-787 MHz para el uso de PAN inalámbrica dentro de China.
El grupo de trabajo 4d del IEEE 802.15 fue creado para definir una enmienda al estándar 802.15.4-2006. La enmienda define una nueva capa física y los cambios en la capa de dirección MAC que sean necesarios para admitir una nueva asignación de frecuencia (950 MHz - 956 MHz) en Japón, al tiempo que coexiste con sistemas de etiquetas pasivas en la banda.
El Grupo de trabajo 4e del IEEE 802.15 tiene la misión de definir una enmienda a la MAC del estándar existente 802.15.4-2006. El objetivo de esta enmienda es mejorar y añadir funcionalidad a la MAC 802.15.4-2006 para a) ofrecer un mejor soporte a los mercados industriales y b) permitir la compatibilidad con las modificaciones que se están proponiendo en la WPAN china. Se realizaron mejoras específicas para añadir saltos de canal y una opción de intervalo de tiempo variable compatible con ISA100.11a. Estos cambios se aprobaron en 2011.
El Grupo de trabajo del sistema RFID activo IEEE 802.15.4f fue creado para definir nuevas capas físicas (PHY) inalámbricas y mejoras a la capa MAC del estándar 802.15.4-2006 que son necesarias para soportar nuevas PHY para aplicaciones de determinación de ubicación y bidireccionales del sistema RFID activo.
El grupo de trabajo de redes inteligentes de servicios públicos (SUN) IEEE 802.15.4g tiene la misión de crear una enmienda PHY a 802.15.4 para proporcionar un estándar que facilite aplicaciones de control de procesos a gran escala, como la red de suministro inteligente de servicios públicos capaz de soportar redes grandes y geográficamente diversas con una infraestructura mínima, con potencialmente millones de puntos finales fijos. En 2012, publicaron el estándar de radio 802.15.4g. [11] El comité TR-51 de la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones desarrolla estándares para aplicaciones similares. [12]
Aprobada en 2020, [13] enmienda a las PHY UWB (por ejemplo, con opciones de codificación) para aumentar la precisión y el intercambio de información relacionada con el alcance entre los dispositivos participantes.
IEEE 802.15.5 proporciona el marco arquitectónico que permite que los dispositivos WPAN promuevan redes de malla inalámbricas 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 la inicialización de la red, el direccionamiento y la unidifusión de múltiples saltos. Además, la malla de baja velocidad admite multidifusión, difusión confiable, soporte de portabilidad, ruta de seguimiento y función de ahorro de energía, y la malla de alta velocidad admite servicio de tiempo garantizado de múltiples saltos.
Las redes en malla para redes IEEE 802.15.1 están más allá del alcance de IEEE 802.15.5 y, en cambio, se llevan a cabo dentro del grupo de trabajo de malla Bluetooth .
En diciembre de 2011, el grupo de trabajo IEEE 802.15.6 aprobó un borrador de un estándar para tecnologías de redes de área corporal (BAN). El borrador fue aprobado el 22 de julio de 2011 mediante votación por carta para iniciar el proceso de votación de patrocinadores. [14] El grupo de trabajo 6 se formó en noviembre de 2007 para centrarse en un estándar inalámbrico de bajo consumo y corto alcance que se optimizaría para dispositivos y operaciones sobre, dentro o alrededor del cuerpo humano (pero no limitado a humanos) para servir a una variedad de aplicaciones, incluidas las médicas, la electrónica de consumo y el entretenimiento personal.
La reunión inaugural del Grupo de Trabajo 7 se celebró en enero de 2009, donde se le encargó que escribiera estándares para la comunicación óptica en el espacio libre utilizando luz visible. [15] 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 soportar comunicaciones de cámara óptica (OCC) y fidelidad de luz (LiFi). 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 es solo de transmisión, 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 una nueva PAR y un nuevo grupo de trabajo comenzó a trabajar en una primera enmienda P802.15.7a que apunta a aumentar la velocidad de datos y un mayor alcance para OCC.
El 29 de marzo de 2012, la IEEE P802.15.8 recibió la aprobación del Consejo de Normas IEEE para formar un grupo de trabajo que desarrolle un estándar para comunicaciones entre pares (PAC) optimizado para comunicaciones entre pares y sin infraestructura con coordinación totalmente distribuida que funcione en bandas inferiores a 11 GHz. El estándar propuesto apunta a velocidades de datos superiores a 100 kbit/s con velocidades de datos escalables de hasta 10 Mbit/s. Las características del estándar propuesto incluyen:
El borrador del estándar está en desarrollo, se puede encontrar más información en la página web del Grupo de Trabajo 8 del IEEE 802.15.
El 7 de diciembre de 2011, la IEEE P802.15.9 recibió la aprobación del Consejo de Normas IEEE para formar un grupo de trabajo que desarrolle una práctica recomendada para el transporte de datagramas del Protocolo de Gestión de Claves (KMP). La práctica recomendada definirá un marco de mensajes basado en elementos de información como método de transporte para datagramas del Protocolo de Gestión de Claves (KMP) y directrices para el uso de algunos KMP existentes con el estándar IEEE 802.15.4. La práctica recomendada no creará un nuevo KMP. [16]
Si bien el estándar IEEE 802.15.4 siempre ha admitido la seguridad de datagramas, no ha proporcionado un mecanismo para establecer las claves utilizadas por esta función. La falta de compatibilidad con la gestión de claves en el estándar IEEE 802.15.4 puede dar lugar a claves débiles, lo que es una vía habitual para atacar el sistema de seguridad. Añadir 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 IEEE 802.15.
El 23 de agosto de 2013, la IEEE P802.15.10 recibió la aprobación del Consejo de Normas IEEE para formar un grupo de trabajo que desarrolle una práctica recomendada para el enrutamiento de paquetes en redes inalámbricas 802.15.4 que cambian dinámicamente (cambios del orden de un minuto), con un impacto mínimo en el manejo de rutas. El objetivo es ampliar el área de cobertura a medida que aumenta el número de nodos. [17] Las capacidades relacionadas con las rutas que proporcionará la práctica recomendada incluyen las siguientes:
El borrador de la práctica recomendada está en desarrollo; se puede encontrar más información en la página web IEEE 802.15.10.
La primera reunión del Grupo de trabajo 13 se celebró en marzo de 2017, con el objetivo de crear un nuevo estándar sobre fidelidad de luz (LiFi), es decir, comunicaciones móviles mediante el uso de la luz. El objetivo es abordar aplicaciones industriales, es decir, conectividad ultrafiable, de baja latencia y con fluctuación insignificante para la IoT de próxima generación. En comparación con 802.15.7, el grupo decidió reescribir el estándar por completo, basándose en contribuciones existentes y nuevas, para cumplir esos objetivos. El grupo trabajó primero en una PHY de modulación pulsada de baja potencia (PM-PHY) utilizando On-Off-Keying (OOK) con ecualización en el dominio de la frecuencia (FDE) y también en una PHY de alto ancho de banda (HB-PHY) basada en multiplexación por división de frecuencia ortogonal (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 especializadas. Se puede implementar en FPGA de bajo costo y hardware informático comercial. La votación por carta del grupo de trabajo y la votación de la IEEE SA comenzaron en noviembre de 2019 y noviembre de 2020, respectivamente. Se espera su publicación a mediados de 2022. [ necesita actualización ]
El Comité Permanente de Próxima Generación Inalámbrica IEEE P802.15 (SCwng) fue creado para facilitar y estimular presentaciones y debates sobre nuevas tecnologías inalámbricas relacionadas que puedan ser objeto de nuevos proyectos de estandarización 802.15 o para abordar todo el grupo de trabajo 802.15 con problemas o inquietudes sobre técnicas o tecnologías. [18]