INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD “ADOLFO LÓPEZ MATEOS”
MÉXICO, D.F. 2006
Redes Inalámbricas WI-FI - i -
REDES INALAMBRICASREDES INALAMBRICAS(WI-FI)
PRESENTAN:
RODRIGUEZ HIDALGO KARLA JUDITH
REYES NAVA CUAUHTEMOC
GARCIA LOPEZ CLAUDIA
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Índice
Introducción 1
Capítulo 1. Fundamentos De Las Redes Inalámbricas 7 1.1 Las Redes de Cable 8
1.2 Las Redes Inalámbricas 9
1.3 El Nacimiento de Wi Fi 11
1.4 Las Redes Inalámbricas de Datos 12
1.5 Tipos de Redes Inalámbricas de Datos 14
1.6 Redes Inalámbricas de Área Personal 16
1.6.1 Bluetooth 17
1.6.2 DECT 19
1.6.3 Infrarrojo 20
1.7 Redes Inalámbricas de Área Local 23
1.7.1 Wi-Fi 24
1.7.2 Home Rf 25
1.7.3 Hiper Lan 26
1.8 Redes Inalámbricas de Área Metropolitana 27
1.8.1 Lmds 28
1.8.2 Redes Inalámbricas WiMAX 28
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1.9 Redes Inalámbricas Globales 30
1.9.1 GSM (Global System For Mobile Communications) 32
1.9.2 CDMA (Code Division Multiple Access) 32
1.9.3 Tecnología 2.5G 33
Conclusiones 35
Capítulo 2. Operación De Las Redes Inalámbricas 36 2.1 Antecedentes de WLAN´s 37
2.2 Mejoras al IEEE 802.11 38
2.3 Compatibilidad entre Wi Fi Y Ethernet. 39
2.4 El Modelo OSI. 40
2.5 Funcionamiento de Wi Fi. 42
2.6 Capa Física de Redes Inalámbricas 44
2.7 El Flujo de Datos 45
2.8 Espectro Expandido (Spread Spectrum) 46
2.8.1 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) 47
2.8.2 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 50
2.9 OFDM (Multiplexaje Por Division De Frecuencia Ortogonal) 53
2.10 Técnicas de Modulación 54
2.10.1 BPSK 55
2.10.1.1 Transmisor de BPSK 56
2.10.1.2 Receptor de BPSK 57
2.10.2 QPSK 58
2.10.2.1 Transmisor de QPSK 59
2.10.2.2 Receptor de QPSK 60
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2.10.3 GFSK 61
2.10.4 CCK 62
Conclusiones 63
Capítulo 3: Topologías y Protocolos de Redes Inalámbricas 64 3.1 Protocolos de la Capa de Enlace 65
3.2 La Capa Mac 65
3.2.1 CSMA/CD-CA 66
3.2.2 Función PCF y DCF para Evitar Colisiones 67
3.2.3 Los Servicios. 69
3.2.4 La Gestión. 70
3.3 MACA y MACAW 71
3.4 DFWMAC 802.11 (Distributed Foundation Wireless Mac) 72
3.4.1 Protocolo de Acceso Distribuido 73
3.4.2 Protocolo de Acceso Centralizado 73
3.5 Topologías de las Redes Inalámbricas WLAN´s 73
3.5.1 Topología Infraestructura (BSS) 76
3.5.1.1 Puntos de Acceso. 79
3.5.2 Topología Ad-Hoc (IBSS) 80
3.5.2 Topología de una Red Extensa (ESS) 82
3.5.3 Sistema de Distribución (DS) 85
3.6 Alcance de una Red Inalámbrica 85
3.7 Interferencia en una Red Extensa. 87
3.8 Perdidas de Propagación en una Red Extensa 88
Conclusiones 90
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Capítulo 4. Dispositivos De Una Red Inalámbrica) 91 4.1 Punto de Acceso (Access Point) 92
4.2 Características de los Puntos De Acceso 94
4.2.1 La Radio 95
4.2.2 Los Puertos 96
4.3 Gestión del Punto de Acceso 97
4.4 Adaptadores Inalámbricos de Red 98
4.5 Tipos de Adaptadores de Red 99
4.5.1 Tarjetas PCMCIA 100
4.5.2 Adaptadores PCI e ISA 102
4.5.3 Adaptadores USB 104
4.5.4 Adaptadores para PDA 107
4.6 Compatibilidad con los Sistemas Operativos 109
4.7 Bridges 110
4.8 El Software 110
4.9 Características para elegir un Sistema Inalámbrico 111
4.10 Seguridad en Redes Inalámbricas 114
Conclusiones 119
Capítulo 5. Implementación de una Red Inalámbrica de Area Local 120 5.1 Análisis para la Instalación de una Red de Area Local Inalámbrica en
una Empresa. 121
5.2 Cobertura. 123
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5.3 Coexistencia de Puntos de Acceso. 124
5.4 Configuración del Punto de Acceso. 125
5.4.1 Propiedades Configurables en el Punto de Acceso. 127
5.4.2 Conexión Con la Red Local Cableada e Internet. 130
5.4.3 Interconexión de los Puntos de Acceso. 132
5.5 Configuración de la Red. 132
5.5.1 Configurar el Adaptador de Red. 134
5.5.2 Configurar el Protocolo TCP/IP. 135
5.6 Comprobar el Funcionamiento. 139
5.7 Gestión de la Red. 141
5.7.1 Medir la Velocidad 142
Conclusiones 144
Capítulo 6. Futuro De Las Redes Inalámbricas 145 6.1 Redes Inalámbricas WiMAX 146
6.1.1 Estandarización WiMAX 147
6.1.2 Características De WiMAX 149
6.1.3 Aplicaciones De WiMAX 151
6.1.4 Ventajas De WiMAX 153
6.1.5 WiMAX Forum 153
6.1.6 Fases De Implementación 154
6.1.7 Implementación WiMAX En México. 155
6.1.8 El Futuro De WiMAX 156
6.2 Lmds 158
6.2.1 Características De Lmds 160
6.2.2 Aplicaciones De Lmds 160
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6.2.3 Ventajas y Desventajas De Lmds 161
6.2.4 Topología de Red Lmds. 162
6.2.4.1 Centro de Operaciones de la Red 162
6.2.4.2 Infraestructura de Fibra Óptica. 163
6.2.4.3 Estación Base. 163
6.2.4.4 Equipo del Cliente (CPE). 164
6.3 CDMA 164
6.3.1 Sincronización CDMA 165
6.3.2 Ventajas Fundamentales de CDMA 166
6.3.3 Beneficios de CDMA 167
6.3.4 Evolución Tecnológica 168
6.3.4.1 Generación 2.5G 169
6.3.4.2 Generación 3G 170
Conclusiones 174
Conclusiones Generales 175
Glosario 178
Bibliografía 183
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ANTECEDENTES
La primera red de computadoras inalámbrica WLAN registrada, data de 1971 en
la Universidad de Hawaii cuando se conectaron siete computadores desplegados en
cuatro islas hawaianas, AlohaNet, trabajando alrededor de los 400 MHz.
Otros piensan que la línea de partida de esta tecnología se remonta a la
publicación de los resultados en 1979 por ingenieros de IBM en Suiza, que consistía en
utilizar enlaces infrarrojos para crear una red de área local en una fábrica. Las
investigaciones siguieron adelante tanto con infrarrojos como con microondas, donde se
utilizaba el esquema de espectro expandido. En mayo de 1985, y tras cuatro años de
estudios, La FCC, asignó las bandas ISM 2,400-2,4835 GHz, para uso en las redes
inalámbricas basadas en Spread Spectrum (SS), con las opciones DS (Direct
Sequence) y FH (Frequency Hopping).
La técnica de espectro expandido es una técnica de modulación que resulta ideal
para las comunicaciones de datos, ya que es muy poco susceptible al jamming y crea
muy pocas interferencias. La asignación de esta banda de frecuencias propició una
mayor actividad en el seno de la industria y ese respaldo hizo que las WLAN
empezaran a dejar ya el entorno del laboratorio para iniciar el camino hacia el mercado.
El desarrollo comercial de las WLANs comenzó en 1990 cuando AT&T publicó
WaveLAN, implementando DSSS.
En 1989 se forma el comité 802.11 con el objetivo de estandarizar las WLANs.
En 1992 se crea Winforum, consorcio liderado por Apple y formado por empresas del
sector de las telecomunicaciones y de la informática para conseguir bandas de
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frecuencia para los sistemas PCS (Personal Communications Systems). En 1993
también se constituye la IrDA (Infrared Data Association) para promover el desarrollo de
las WLAN basadas en enlaces infrarrojos. Aparece el primer borrador de 802.11 en
1994.
En 1997 el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) ratificó el
primer estándar Ethernet inalámbrico (wireless) 802.11, el cual especifica tres capas
físicas, infrarrojo, FHSS a 1 y 2 Mbps, y DSSS a 1 y 2 Mbps en la banda 2.4 GHz ISM.
En ese momento LANs Ethernet cableadas (wired) alcanzaban velocidades de 10 Mbps
y los productos recientes eran bastante costosos, esto hizo que este estándar tuviera
una aceptación limitada en el mercado. Dos años después evolucionó por dos caminos.
La especificación 802.11b incrementó la velocidad más allá de la marca crítica de
10Mbps, manteniendo compatibilidad el estándar original DSSS 802.11 e incorporando
un esquema de codificación mas eficiente, conocido por sus siglas en ingles como CCK
(Complementary Code Keying), para alcanzar velocidades de transmisión de hasta 11
Mbps. Un segundo esquema de codificación fue incluido como una opción para mejorar
el desempeño en el rango de 5.5 y 11 Mbps La segunda rama es 802.11a, si bien, no
conservó compatibilidad con los anteriores, esta especificación fue concebida para
alcanzar velocidades de transmisión de hasta 54Mbps en la banda 5.2 GHz U-NII
utilizando una técnica de modulación conocida como multiplexación por división de
frecuencia ortogonal (OFDM). Por trabajar en la frecuencia de 5.2 GHz 802.11a no es
compatible con 802.11b ni con el inicial 802.11.
Continuaron estudios subsecuentes con el ánimo de analizar la posibilidad de
extender 802.11b a mas altas velocidades de 20 Mbps y en Julio del 2000 se convirtió
en un equipo completo de trabajo conocido como Task Group G (TGg) con la misión de
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definir velocidades de transmisión mas altas para la banda de 2.4 GHz. Como
consecuencia en Junio del 2003 es ratificado el estándar 802.11g.
Este estándar permite la transmisión de datos a una velocidad de 54 Mbps en la
banda de 2.4 GHz, es decir, de unen las bondades de la velocidad de transmisión de
802.11a con la cobertura de 802.11b guardando compatibilidad con 802.11b. En México
ya se ha implementado Wi-Fi en aeropuertos, universidades y en centros comerciales, y
se proyecta avanzar en la penetración de estos servicios en espacios públicos.
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OBJETIVO GENERAL
Conocer los fundamentos técnicos sobre los cuales se soportan las
tecnologías inalámbricas aplicadas a las redes locales LAN, así como
comprender la organización y estructura protocolar de los mensajes
participantes en la comunicación y las distintas estructuras de red
utilizadas.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Conocer la clasificación del estándar 802.11 de acuerdo a su alcance.
Analizar las características más relevantes del funcionamiento de la
capa MAC
Realizar un estudio de las técnicas de modulación y multiplexaje
(OFDM, FHSS, DSSS).
Conocer los diferentes dispositivos que hacen posible la comunicación
inalámbrica.
Proponer y realizar la implementación de una red inalámbrica de área
local.
Dar a conocer el desarrollo que puede alcanzar la implementación de
esta tecnología en el futuro.
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JUSTIFICACION
Se denomina Wi-Fi a 802.11b después de que se certificara por La Wi-Fi
Alliance, que es un consorcio de más de 200 empresas creado en 1999 para acreditar
la interoperabilidad entre sus productos.
Dentro de las ventajas de WLANs sobre las redes cableadas podemos destacar
la posibilidad de proveer a los usuarios de una LAN acceso a la información en tiempo
real en cualquier lugar dentro de la organización. Esta movilidad incluye oportunidades
de productividad y servicio que no es posible con una red cableada. La instalación
puede ser más rápida y fácil, además de eliminar la dificultad de cablear a través de
paredes y techos. Permiten ir donde las redes cableadas no pueden llegar. La inversión
inicial requerida para una red inalámbrica puede ser más alta que el costo en hardware
de una LAN cableada, pero la inversión de toda la instalación y el costo del ciclo de vida
puede ser significativamente inferior. Los beneficios y costos a largo plazo son
superiores en ambientes dinámicos que requieren acciones y movimientos frecuentes.
Los sistemas WLANs pueden ser configurados en una variedad de topologías
para satisfacer las necesidades de las instalaciones y aplicaciones específicas. Las
configuraciones son muy fáciles de cambiar y además es muy fácil la incorporación de
nuevos usuarios a la red
La creciente implementación de hot spots en diferentes lugares del mundo ha
motivado el desarrollo de esta tecnología. Otra aplicación de gran interés es la
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anunciada por Intel por la cual pretende que las WLAN ayuden a GPS para las
aplicaciones de localización. Según Intel en las ciudades hay muchas zonas que
quedan fuera del alcance de los sistemas de localización. Las WLAN podrían ayudar en
esas instancias donde las redes celulares o el GPS no son efectivos. Existen
propuestas de implementar sistemas WLAN, en redes vehiculares, en conjunto con
sistemas WWAN.
Lo anterior, sumado a los esfuerzos por evolucionar este tipo de tecnologías
como 802.11n y el desarrollo de tecnologías complementarias como Bluetooth v2.0 y
802.16 (WiMax), Revelan la necesidad de estudiar este tipo de sistemas. 802.11g es el
último estándar WLAN aprobado y se presenta como el mas atractivo y eficiente con
respecto a sus antecesores.
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CAPITULO 1. FUNDAMENTOS DE LAS REDES INALAMBRICAS(Estándares de Comunicación)
Uno de los factores más importantes para que una tecnología sea aceptada es la
normalización, el hecho de que la tecnología esté perfectamente definida para que los distintos
fabricantes de equipos, componentes o software puedan hacer su trabajo con la seguridad de
ser aceptados por el mercado. El organismo de normalización que define normas de redes de
área local es el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, 'Instituto de Ingenieros
Eléctricos y Electrónicos').
La IEEE creó un grupo de trabajo al que llamó 802. donde sentaba las bases para el
establecimiento de redes de área local y redes metropolitanas estas hacen referencia al modelo
basadas en el modelo OSI
El modelo OSI se basa en estructurar el proceso de comunicación en siete partes
independientes a las que llama capas (física, enlace, red, transporte, sesión, presentación y
aplicación).La mayoría de las redes públicas y privadas de comunicaciones utilizan el modelo
OSI como modelo de referencia.
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1.1 LAS REDES DE CABLE.
La norma IEEE 802 define exclusivamente los temas relacionados con las dos
primeras capas del sistema OSI: las capas física y de enlace. Uno de los temas que se
definen en estas dos capas son las técnicas de acceso. Las técnicas de acceso definen
cómo cada terminal puede hacer uso del medio de comunicación común.
Las primeras técnicas de acceso que definió el IEEE se pensaron para las redes de
cable. De esta forma, empezaron a surgir los primeros miembros de la familia 802:
IEEE 802.3 define una tecnología conocida como CSMAlCD (Carrier Sense
Multiple Access with Collision Detection, 'Acceso Múltiple por Detección de
Portadora con Detección de Colisión'). A esta norma se la conoce por el nombre
Ethemet, aunque ambas están basadas en CSMA/CD, IEEE 802.3 es un
estándar, mientras que Ethemet es un protocolo.
IEEE 802.4 define una tecnología conocida como token bus o red de área
local en bus con paso de testigo.
IEEE 802.5 define una tecnología conocida como token ring o red de área
local en anillo con paso de testigo.
Redes Inalámbricas WI-FI - xv -
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Figura 1.1 Redes de cable.
1.2 LAS REDES INALÁMBRICAS.
En 1997 el IEEE añadió un nuevo miembro a la familia 802 que se ocupa de
definir las redes de área local inalámbricas. Este nuevo miembro es el 802.11. La
primera norma 802.11 utilizaba infrarrojos como medio de transmisión. Posteriormente,
salieron otras dos normas 802.11 basadas en el uso de radiofrecuencia en la banda de
2,4 GHz. Ambas se diferencian en el método de transmisión de radio utilizado. Una
utiliza el sistema FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum, 'Difusión por Salto de
Frecuencia') y la otra, el sistema DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum, (‘Difusión
por Secuencia Directa').
En la tabla 1.1 podemos observar los grupos de trabajo del Comité de
normalización IEEE 802.
El mayor inconveniente de los sistemas inalámbricos definidos originalmente por
802.11 es que trabajaban a velocidades de 1 y 2 Mbps. Esto, unido al alto costo inicial
de los equipos, hizo que la tecnología inalámbrica no se desarrollara hasta 1999. En
ese año aparecieron semiconductores de tecnología de radio de 2,4 GHz mucho más
baratos (liderados por empresas como Lucent y Harris). Por otro lado, aparecieron tres
nuevas versiones de la norma 802.11:
IEEE 802.11b, que subía la velocidad de transmisión a los 11 Mbps. Por este
motivo se le conoció también como 802.11HR (High Rate, 'Alta Velocidad').
IEEE 802.11a. Esta norma se diferencia de 802.11b en el hecho de que no utiliza
la banda de los 2,4 GHz, sino la de los 5 GHz y que utiliza una técnica de
transmisión conocida como OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,
Redes Inalámbricas WI-FI - xvi -
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('Multiplexación Ortogonal por División de Frecuencia'). La gran ventaja es que
se consiguen velocidades de 54 Mbps; llegándose a alcanzar los 72 y 108 Mbps
con versiones propietarias de esta tecnología. El mayor inconveniente es que la
tecnología de semiconductores para 5 GHz no está suficientemente desarrollada
todavía.
IEEE 802.11g. Esta norma surgió en el año 2001 con la idea de aumentar
la velocidad sin renunciar a las ventajas de la banda de los 2,4 Ghz. Esta norma
permite transmitir datos a 54 Mbps. En cualquier caso, existen versiones
propietarias de esta tecnología que llega a los 100Mbps.
ESTÁNDAR GRUPOS DE TRABAJO ESTADO
802.0 Comité ejecutivo patrocinador, SEC
802.1 Interfaces de red de área local de alto nivel (High-Level LAN Interfaces)
802.2 Control lógico del enlace LLC, (Logical Link Control) Inactivo
802.3 CSMA/CD Ethernet
802.4 Token Bus Inactivo
802.5 Token Ring Inactivo
802.6 MAN (Red de área metropolitana) Inactivo
802.7 Emisión (Grupo técnico de recomendación) Inactivo
802.8 Fibra Óptica (Grupo técnico de recomendación) Disuelto
802.9 Redes de área local isosíncronas Inactivo
802.10 Seguridad de ínter operación de redes de área local Inactivo
802.11 Redes de área local inalámbricas Activo
802.12 Prioridad de demanda Inactivo
802.13 Red de cable de comunicaciones de banda ancha Disuelto
802.15 Redes personales inalámbricas, WPAN (Wireless Personal Area Network)
Redes Inalámbricas WI-FI - xvii -
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802.16 Acceso inalámbrico de banda ancha, BWA (Broadband Wireless Access)
Tabla 1.1 Grupos de trabajo del Comité de normalización IEEE 802.
ESTÁNDAR. GRUPOS DE TRABAJO. ESTADO.
802.11
(1997)
Especificaciones de la capa física Y MAC de las redes de área local
inalámbricas (infrarrojo y radio 2.4GHz).Completo.
802.11a
(1999)
Especificaciones de la capa física y MAC de las redes de área local
inalámbricas (radio 5GHz).Completo.
802.11b
(1999)
Especificaciones de la capa física y MAC de las redes de área local
inalámbricas de rango de velocidades de 5.5 a 11Mbps (radio 2.4GHz).Completo.
802.11c Pasarela MAC entre redes Completo.
802.11e Calidad de servicio para aplicaciones avanzadas (voz, video, etc.) Activo.
8002.11f
(2000)
Interoperatividad entre puntos de acceso de distintos fabricantes
(Interaccess Point Protocol IAPP).Activo.
8002.11g
(2002)
Especificaciones para redes inalámbricas de alta velocidad (54Mbps) en la
banda de 2.4GHz.Activo.
8002.11hMejoras para la selección dinámica de canal y control de potencia de
transmisión. Activo.
802.11i Mejoras para seguridad y autentificación. Activo.
Tabla 1.2 Grupos de trabajo y de estudio relacionados con el IEEE 802.11.
1.3 El NACIMIENTO DE Wi Fi
El problema principal que pretende resolver la normalización es la compatibilidad,
es por eso que existen distintos estándares que definen distintos tipos de redes
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inalámbricas. Para resolver el problema de confusión en el mercado, los principales
vendedores de soluciones inalámbricas (3Com, Aironet, Intersil, Lucent Technologies,
Nokia y Symbol Technologies) crearon en 1999 una asociación conocida como WECA
(Wireless Ethernet Compability Alliance, 'Alianza de Compatibilidad Ethemet
Inalámbrica'). El objetivo de esta asociación fue crear una marca que permitiese
fomentar más fácilmente la tecnología inalámbrica y asegurase la compatibilidad de
equipos.
De esta forma, desde abril de 2000, WECA certifica la interoperatividad de
equipos según la norma IEEE 802.11b bajo la marca Wi-Fi (Wireless Fidelity, 'Fidelidad
Inalámbrica'). Esto quiere decir que el usuario tiene la garantía de que todos los equipos
que tengan el sello Wi-Fi pueden trabajar juntos sin problemas independientemente del
fabricante de cada uno de ellos.
Como la norma 802.11b ofrece una velocidad máxima de transferencia de 11
Mbps y ya existen estándares que permiten velocidades superiores, WECA no se ha
querido quedar atrás. Por este motivo, WECA anunció que empezaría a certificar
también los equipos IEEE 802.11a de la banda de 5 GHz mediante la marca Wi-Fi5.
1.4 REDES INALÁMBRICAS DE DATOS
Una red inalámbrica de datos no es más que un conjunto de computadoras, o de
cualquier otro dispositivo informático, comunicados entre sí mediante soluciones que no
requieran el uso de cables de interconexión. También existen redes inalámbricas de
voz.
Redes Inalámbricas WI-FI - xix -
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Aunque se puede llegar a pensar que las redes inalámbricas están orientadas a
dar solución a las necesidades de comunicaciones de las empresas, dado su bajo
costo, cada vez más forman parte del equipamiento de comunicaciones de los hogares.
Una vez instalada la red inalámbrica, su uso es prácticamente idéntica a la de
una red cableada. Los computadoras que forman parte de la red pueden comunicarse
entre sí y compartir toda clase de recursos. Se pueden compartir archivos, directorios,
impresoras, disqueteras o, incluso el acceso a otras redes, como puede ser Internet. En
general, no hay diferencia entre estar conectado a una red cableada o a una red
inalámbrica y puede estar formada por tan sólo dos computadoras o por miles de ellas.
Por lo anterior, las redes inalámbricas están poco a poco ocupando un lugar más
destacado dentro del panorama de las posibilidades que tienen dos equipos
informáticos de intercomunicarse, pero las soluciones inalámbricas tienen también
algunos inconvenientes: tienen un menor ancho de banda (velocidad de transmisión) y,
en general, son más caras que las redes con cable. El ancho de banda de las
soluciones inalámbricas actuales se encuentra entre los 11y los 54 Mbps (aunque ya
existen algunas soluciones propietarias a 100 Mbps), mientras que las redes de cable
alcanzan los 100 Mbps.
Redes Inalámbricas WI-FI - xx -
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Figura 1.2 Ejemplo de una red inalámbrica.
1.5 TIPOS DE REDES INALÁMBRICAS DE DATOS
Al hablar de las redes inalámbricas de datos, realmente nos hemos estado
refiriendo a las redes de área local inalámbricas. Sin embargo, también vienen a
nuestra mente Wi-Fi, Bluetooth, UMTS, etc. Estas siglas, al igual que otras existentes,
hacen referencia a distintos tipos de redes o de tecnologías inalámbricas. Para saber
bien a que hacemos referencia vamos a diferenciar los distintos tipos de redes
inalámbricas que existen.
WPAN WLAN WMAN CELULAR
< 10 Metros Edificio Campus Ciudad Región Global
Bluetooth Wi-Fi LMDS 2.5 G
802.15 Home RF MMDS 3 G
IrDA Hiper LAN Wi MAX
Tabla 1.3 Tipo de Redes Inalámbricas
Las comunicaciones inalámbricas, como cualquier otra cosa en esta vida,
pueden clasificarse de distintas formas dependiendo del criterio al que se atienda. En
este caso, vamos a clasificar los sistemas de comunicaciones inalámbricas de acuerdo
con su alcance. Se llama alcance a la distancia máxima a la que pueden situarse las
dos partes de la comunicación inalámbrica.
Redes Inalámbricas WI-FI - xxi -
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Las comunicaciones inalámbricas se dividen en los siguientes grupos de acuerdo
con su alcance:
Las redes inalámbricas de área personal o WPAN (Wireless Personal Area
Network) cubren distancias inferiores a los 10 metros. Estas soluciones están
pensadas para interconectar los distintos dispositivos de un usuario (por ejemplo,
la computadora con la impresora). Éste es el caso de la tecnología Bluetooth o
de IEEE 802.15.
Las redes inalámbricas de área local o WLAN (Wireless Local Area
Network) cubren distancias de unos cientos de metros. Estas redes están
pensadas para crear un entorno de red local entre computadoras o terminales
situados en un mismo edificio o grupo de edificios. Éste es el caso de Wi-Fi o
HomeRF, por ejemplo.
Las redes inalámbricas de área metropolitana o WMAN (Wireless
Metropolitan Area Network) pretenden cubrir el área de una ciudad o entorno
metropolitano. Los protocolos LMDS (Local Multipoint Distribution Service,
'Servicio Local de Distribución Multipunto') o WiMAX (Worldwide Interoperability
for Microwave Access, 'Interoperatividad mundial para accesos de microondas')
ofrecen soluciones de este tipo.
Las redes globales con posibilidad de cubrir toda una región (país o grupo
de países). Estas redes se basan en la tecnología celular y han aparecido como
evolución de las redes de comunicaciones de voz. Éste es el caso de las redes
de telefonía móvil conocidas como 2,5G o 3G. En comunicaciones móviles de
Redes Inalámbricas WI-FI - xxii -
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voz se les llama 1G (primera generación) a los sistemas analógicos (tipo NMT o
AMPS), 2G a los digitales (tipo GSM o CDMA), 2,5G a los digitales con soporte
para datos a alta velocidad (tipo GPRS, IS-95B o EDGE, Enhanced Datafor GSM
Evolution) y 3G o tercera generación a los nuevos sistemas de telefonía celular
con capacidad de gran ancho de banda. Este último es el caso de UMTS
(Universal Mobile Telecommunications Service, 'Servicio Universal de
Telecomunicaciones Móviles') o CDMA-2000 (Code División Multiple Access,
'Acceso Múltiple por División de Código'), por ejemplo.
1.6 REDES INALÁMBRICAS DE ÁREA PERSONAL
Se ha venido a llamar redes inalámbricas de área personal, WPAN (Wireless
Personal Area Networks), a aquellas redes que tienen un área de cobertura de varios
metros (del orden de 10 metros). La finalidad de estas redes es comunicar cualquier
dispositivo personal (computadora, terminal móvil, PDA, etc.) con sus periféricos, así
como permitir una comunicación directa a corta distancia entre estos dispositivos.
Redes Inalámbricas WI-FI - xxiii -
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Figura 1.3 Red inalámbrica de área personal.
Tradicionalmente, la comunicación de estos dispositivos con sus periféricos se
ha hecho utilizando el cable. No obstante, tener pequeños dispositivos repletos de
cables alrededor no resulta muy cómodo, por lo que la comunicación inalámbrica
supone un gran avance en cuanto a versatilidad y comodidad. Impresoras, auriculares,
módem, escáner, micrófonos, teclados, todos estos dispositivos pueden
intercomunicarse con su terminal vía radio evitando tener que conectar cables para
cada uno de ellos.
1.6.1 Bluetooth
Bluetooth es una de las tecnologías de redes inalámbricas de área personal más
conocidas. Al contrario que otras tecnologías como Wi-Fi, la tecnología Bluetooth no
está pensada para soportar redes de computadoras, sino, más bien, para comunicar
una computadora o cualquier otro dispositivo con sus periféricos: un teléfono móvil con
su auricular, un PDA con su computadora, un computadora con su impresora, etc.
Bluetooth fue desarrollado en 1994 por la empresa sueca Ericsson con el objetivo de
conseguir un sistema de comunicación de los teléfonos móviles con sus accesorios
(auriculares, computadoras, etc.). En 1998 se creó el Grupo de Interés Especial
Bluetooth (Bluetooth Special Interest Group, SIG), formado por la propia Ericsson, IBM,
Intel, Nokia y Toshiba. Esto le dio un gran empuje comercial a esta tecnología.
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Las comunicaciones de Bluetooth se llevan a cabo mediante el modelo
maestro/esclavo. Un terminal maestro puede comunicarse hasta con siete esclavos
simultáneamente. No obstante, el maestro siempre puede suspender las
comunicaciones con un esclavo (mediante una técnica conocida como parking) y activar
la comunicación con un nuevo dispositivo esclavo. Con este sistema un maestro puede
establecer comunicación con un máximo de 256 esclavos, donde sólo siete
comunicaciones pueden permanecer activas simultáneamente. A este conjunto de
relaciones maestro/esclavo se le llama pieonet. En este entorno un dispositivo puede
ser a la vez maestro de un pieonet y esclavo de otro pieonet. Cuando ocurre esto, al
conjunto resultante se le conoce como seatternet (red dispersa).
Fig. 1.4 Dispositivos bluetooth.
Bluetooth utiliza la técnica FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum,
('Espectro Expandido por Salto de Frecuencia') en la banda de frecuencias de 2,4 GHz.
Puede establecer comunicaciones asimétricas donde la velocidad máxima en una
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dirección es de 721 Kbps y 57,6 Kbps en la otra o comunicaciones simétricas de 432,6
Kbps en ambas direcciones. Por otro lado, puede transmitir tanto voz como datos.
Actualmente se está definiendo la versión 2.0 de Bluetooth. Esta versión seguirá
trabajando en alcances de 10 metros y se espera que llegue a velocidades de
transmisión de hasta 12 Mbps. A pesar de la aparente complementariedad de bluetooth
con Wi-Fi, lo cierto es que esta última tecnología está evolucionando mucho más
rápidamente que la primera.
Teniendo en cuenta que Wi-Fi tiene un ancho de banda mucho mayor que
Bluetooth, que goza de un alcance bastante mayor y que poco a poco está
consiguiendo equipararse en precios, existe una cierta incertidumbre en cuanto al futuro
de Bluetooth.
1.6.2 DECT
El estándar DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications,
('Telecomunicaciones Digitales Inalámbricas Mejoradas') existe desde 1992 promulgado
por ETSI (European Telecommunications Standards Institute, 'Instituto Europeo de
Normalización en Telecomunicaciones'). El objetivo de DECT es facilitar las
comunicaciones inalámbricas entre terminales telefónicos (teléfonos inalámbricos y
centralitas inalámbricas).
DECT trabaja en la banda de frecuencias de 1,9 GHz y utiliza la técnica TDMA
(Time Division Multiple Access, 'Acceso Múltiple por División del Tiempo'). La velocidad
máxima actual a la que trabaja DECT es de 2 Mbps, aunque existe una propuesta de
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ETSI para aumentar esta velocidad hasta los 20 Mbps y conseguir alcances de hasta
17 kilómetros.
A pesar de que, técnicamente, DECT podría ser un competidor de Bluetooth o,
incluso, de otros sistemas inalámbricos de mayor alcance, el hecho de que trabaje en la
banda de 1,9 GHz (utilizada en Europa para esta tecnología pero con barreras
regulatorias en Norteamérica y otras partes del mundo) y que esté muy orientada a voz
le pone grandes limitaciones para competir con esas otras tecnologías.
En la idea de potenciar la tecnología DECT, en 1999 se creó en Barcelona la
asociación DECT MMC (DECT Multimedia Consortium, 'Consorcio DECT Multimedia'),
formada por empresas como Canon, Ericsson o Ascom, con el objetivo de potenciar el
uso del protocolo DMAP (DECT Multimedia Access Profile, 'Perfil de Acceso DECT
Multimedia') que permite la transmisión de datos entre dispositivos a corta y media
distancia.
1.6.3 Infrarrojo
La luz infrarroja es un tipo de radiación electromagnética invisible para el ojo
humano. Los sistemas de comunicaciones con infrarrojo se basan en la emisión y
recepción de haces de luz infrarroja. La mayoría de los mandos a distancia de los
aparatos domésticos (televisión, vídeo, equipos de música, etc.) utilizan comunicación
por infrarrojo. Por otro lado, la mayoría de las famosas PDA (agendas electrónicas
personales), algunos modelos de teléfonos móviles y muchos computadoras portátiles
incluyen un dispositivo infrarrojo como medio de comunicación entre ellos.
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Figura 1.5 teléfono celular con infrarrojo.
Los sistemas de comunicaciones de infrarrojo pueden ser divididos en dos
categorías:
Infrarrojo de haz directo. Esta comunicación necesita una visibilidad directa
sin obstáculos entre ambos terminales.
Infrarrojo de haz difuso. En este caso el haz tiene suficiente potencia como
para alcanzar el destino mediante múltiples reflexiones en los obstáculos
intermedios. En este caso no se necesita visibilidad directa entre terminales.
Las ventajas que ofrecen las comunicaciones de infrarrojo es que no están
reguladas, son de bajo coste e inmunes a interferencias de los sistemas de radio de alta
frecuencia. Sus principales inconvenientes son su corto alcance, el hecho de que no
puedan traspasar objetos y que no son utilizables en el exterior debido a que agentes
naturales como la lluvia o la niebla les producen grandes interferencias.
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El estándar original IEEE 802.11 (antecesor de Wi-Fi) contemplaba el uso de
infrarrojos, pero nunca llegó a desarrollarse debido principalmente a los inconvenientes
mencionados. No obstante, no cabe duda de que los sistemas infrarrojos son de los
más eficaces sistemas de comunicaciones punto a punto para corta distancia. De
hecho, es el sistema utilizado, no sólo por millones de mandos a distancia, sino por
millones de computadoras portátiles, PDA, teléfonos móviles y otros equipos
electrónicos de todo el mundo. IrDA (lnfrared Data Association) es una asociación que
tiene como objetivo crear y promover el uso de sistemas de comunicaciones por
infrarrojo. Actualmente tiene creados dos estándares:
IrDA-Control. Es un protocolo de baja velocidad optimizado para ser utilizado
en los dispositivos de control remoto inalámbricos. Éste es el caso de
dispositivos como los mandos a distancia, ratones de computadora o joysticks.
IrDA-Data. Es un protocolo orientado a crear redes de datos de corto
alcance. Está diseñado para trabajar a distancias menores de 1 metro y a
velocidades que van desde los 9,6 Kbps hasta los 16 Mbps. Existe una versión
que extiende el alcance a 2 metros, con un alto coste de consumo energético, y
otra que reduce el alcance a 30 cm., reduciendo el consumo energético a la
décima parte. Existen también varios protocolos opcionales que habilitan el
protocolo IrDA-Data para ser utilizado en aplicaciones específicas. Éste es el
caso de IrCOMM (lnfrared SeriallParallelPort Emulation, 'Emulador Infrarrojo de
Puerto Serial Paralelo'),IrTran-P (lnfrared Digital lmage Transfer, 'Transferencia
de Imagen Digital con Infrarrojo'), IrLAN (Infrared Local Area Network
Connectivity, 'Conectividad de Red de Área Local con Infrarrojo') o IrMC (lnfrared
Mobile Communications,'Comunicaciones Móviles con Infrarrojo ').
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La tecnología de infrarrojos parece que ha encontrado su nicho en las
comunicaciones a muy corto alcance. Esto convierte a IrDA en compatible con
tecnologías como Bluetooth. Además, IrDA ofrece la ventaja adicional de la seguridad,
ya que las emisiones de haces infrarrojos se quedan en un entorno mucho más privado
que las propagaciones de ondas de radio.
1.7 REDES INALÁMBRICAS DE ÁREA LOCAL
Se llama redes inalámbricas de área local, WLAN (Wireless Local Area Networks), a
aquellas redes que tienen una cobertura de unos cientos de metros. Estas redes están
pensadas para crear un entorno de red local entre computadoras o terminales situados
en un mismo edificio o grupo de edificios. En el mercado existen distintas tecnologías
que dan respuesta a esta necesidad. Entre estas tecnologías se encuentran las
siguientes:
Wi-Fi
Home RF
HiperLAN
HiSWAN
OpenAir
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Figura 1.6 Red inalámbrica de área local (WLAN).
1.7.1 Wi-Fi
Durante bastantes años, las redes inalámbricas de computadoras se llevaban a
cabo utilizando soluciones particulares de cada fabricante. Estas soluciones, llamadas
propietarias, tenían el gran inconveniente de no permitir interconectar equipos de
distintos fabricantes. Cada fabricante desarrollaba su propia solución y la
comercializaba por su cuenta. Para el cliente, esto suponía tener que trabajar siempre
con el mismo fabricante, y, por tanto, estar sometido siempre a las limitadas soluciones
que un solo fabricante puede ofrecer.
La única forma de resolver este problema es desarrollar un sistema normalizado
que acepten los fabricantes como sistema común. Idealmente, son los organismos
internacionales de normalización quienes realizan este trabajo con la ayuda de los
propios interesados. No obstante, en muchas ocasiones una de las empresas o
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asociación de empresas ha sido la que ha logrado imponer su sistema en el mercado.
Éste es el caso, por ejemplo, del sistema VHS de vídeo o del sistema GSM de
comunicaciones móviles.
Fig. 1.7 Computadora Tablet PC con conexión inalámbrica Wi-Fi.
En el caso de las redes locales inalámbricas, el sistema que se está imponiendo
es el normalizado por IEEE con el nombre 802.11b. A esta norma se la conoce más
habitualmente como Wi-Fi o Wireless Fidelity ('Fidelidad Inalámbrica'). Con el sistema
Wi-Fi se pueden establecer comunicaciones a una velocidad máxima de 11 Mbps,
alcanzándose distancias de hasta varios cientos de metros. No obstante, versiones más
recientes de esta tecnología permiten alcanzar los 22, 54 Y hasta los 100 Mbps.
1.7.2 HomeRF
En 1998 se creó un grupo de trabajo bajo el nombre HomeRF (Home Radio
Frequency, 'Radiofrecuencia del Hogar') con el objetivo de desarrollar y promover un
sistema de red inalámbrica para el hogar. Aunque el grupo de trabajo lo formaron,
inicialmente Compaq, HP, IBM, Intel y Microsoft, posteriormente se le han ido uniendo
más miembros hasta casi alcanzar los 100 a finales de 2000. Actualmente cuentan con
menos miembros debido a la proliferación de otras tecnologías.
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A principios de 1999, HomeRF sacó la versión 1.0 de su protocolo SWAP
(Shared Wireless Access Protocol, 'Protocolo de Acceso Compartido Inalámbrico'). La
versión 2.0 de este protocolo salió en mayo de 2001. SWAP trabaja en la banda de
frecuencias de 2,4 GHz y permite configuraciones de comunicaciones punto a punto y
comunicaciones con punto de comunicación central.
La versión 1.0 permite transmitir datos a 1,6 Mbps y mantener hasta cuatro
comunicaciones dúplex de voz. Tiene un alcance de unos 50 metros y una potencia de
transmisión de 100 mW. Utiliza un protocolo similar a IEEE 802.11 para datos y otro
similar a DECT para voz. La versión 2.0 alcanza los 10 Mbps y se espera que la versión
3.0 alcance los 40 Mbps para llegar a los 100Mbps en versiones posteriores.
Por cierto, HomeRF, como Bluetooth, utiliza el sistema FHSS.
1.7.3 HiperLAN
HiperLAN (High-PerformanceRadio Local Area Network, 'Red de Área Local de
Radio de Alto Rendimiento') es el resultado de los trabajos de ETSI (European
Telecommunications Standards Institute, 'Instituto Europeo de Normalización en
Telecomunicaciones') para conseguir un estándar de red de área local inalámbrica vía
radio. La primera versión de este estándar, HiperLAN/1, publicada en 1996, trabajaba
en la banda de frecuencias de 5 GHz y alcanzaba velocidades de hasta 24 Mbps.
En 1997 ETSI reconoció que HiperLAN/1 no estaba resultando viable
comercialmente y creó un proyecto llamado BRAN (Broadband Radio Access Network,
'Red de Acceso Radio de Banda Ancha'). El resultado se obtuvo en febrero de 2000 con
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HiperLAN/2. Este estándar está diseñado para ofrecer accesos inalámbricos de alta
velocidad a redes ATM (Asynchronous Transfer Mode, 'Modo de Transferencia
Asíncrono'), a redes celulares de tercera generación, FirewireIEEE 1394Yredes IP.
HiperLAN/2 ofrece velocidades de transmisión de 54 Mbps utilizando el sistema
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 'Multiplexado Ortogonal por
División de Frecuencia'). Las frecuencias utilizadas son de 5,25 a 5,35 GHz para
sistemas de interior a 200 mW de potencia y de 5,47 a 5,725 GHz para sistemas de
exterior a 1000mW de potencia.
En 1999 se creó una asociación, HiperLAN2 Global Forum, formada por Nokia,
Tenovis, Dell, Ericsson, Te1iay Texas Instrument, para promover el uso de este
estándar. A pesar de ello, este sistema sigue sin alcanzar el éxito comercial deseado.
1.8 REDES INALÁMBRICAS DE ÁREA METROPOLITANA
Se llama redes inalámbricas de área metropolitana, WMAN (Wireless
Metropolitan Area Networks), a aquellas redes que tienen una cobertura desde unos
cientos de metros hasta varios kilómetros. El objetivo es poder cubrir el área de una
ciudad o entorno metropolitano. Los protocolos LMDS (Local Multipoint Distribution
Service, 'Servicio Local de Distribución Multipunto') o WiMAX (Worldwide Interoperability
for Microwave Access, 'Interoperatividad mundial para accesos de microondas') ofrecen
soluciones de este tipo.
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Existen dos topologías básicas: sistemas que facilitan una comunicación: punto a
punto a alta velocidad entre dos emplazamientos fijos y sistemas que permiten crear
una red punto-multipunto entre emplazamientos fijos. En este último caso el ancho de
banda utilizado es compartido entre todos los usuarios del sistema.
Figura 1.8 Red inalámbrica WMAN.
1.8.1 LMDS
LMDS es una tecnología inalámbrica vía radio para comunicación entre puntos
fijos. Esto quiere decir que no es una tecnología pensada para ser utilizada por
terminales en movimiento .El rango de frecuencias utilizado varía entre 2 y 40 GHz
dependiendo de la regulación del país en el que se utilice.
LMDS utiliza un transmisor central emitiendo su señal sobre un radio de hasta 5
kilómetros. Las antenas de los receptores se sitúan generalmente en los tejados de los
edificios para procurar una visibilidad directa con el transmisor central.
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Un inconveniente de los sistemas LMDS es que no existe un estándar que
asegure la compatibilidad de los equipos de distintos fabricantes. En cualquier caso, en
general, las soluciones LMDS no están teniendo una buena aceptación comercial.
1.8.2 REDES INALAMBRICAS Wi MAX
Wi MAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, 'Interoperatividad
mundial para accesos de microondas') es una organización sin ánimo de lucro creada
en abril de 2002 por fabricantes y suministradores de equipos inalámbricos. WiMAX
tiene hoy en día cerca de 70 miembros, entre los que se encuentran Intel, Nokia o
Fujitsu.
El objetivo de Wi MAX es promover el uso de las tecnologías IEEE 802.16a y
ETSI Hiper MAN y asegurar su interoperatividad .Estas tecnologías permiten crear
redes inalámbricas metropolitanas de banda ancha.
Tanto el IEEE norte americano como el ETSI europeo han estado trabajando en
los últimos años en la definición de un estándar de red inalámbrica metropolitana. Los
primeros resultados fueron la definición de dos protocolos punto-multipunto (IEEE
802.16 Y ETSI Hiper Access) que operan a frecuencias superiores a 11 GHz. Estas
frecuencias tienen el inconveniente de necesitar visibilidad directa, por lo que
obstáculos, como edificios o árboles, limitan grandemente su aplicación. Por este
motivo, ambas organizaciones han desarrollado nuevos estándares que operan en la
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banda de 2 a 11 GHz. El resultado son un par de protocolos, IEEE 802.16 a y ETSI
Hiper MAN, que tienen la particularidad de poder interoperar entre sí.
Figura 1.9 Red inalámbrica WIMAX.
Desde el punto de vista de la cobertura, una estación base típica Wi MAX
(802.16a/Hiper MAN) tiene un alcance de hasta 50 kilómetros. Aunque la cobertura
típica suele ser menor de 10kilómetros. Por otro lado, desde el punto de vista del
servicio, una estación base puede ofrecer servicio a más de 60 empresas (a 2Mbps) y
cientos de hogares (a 256 Kbps) simultáneamente. Todo esto convierte a Wi MAX en
una tecnología de banda ancha alternativa a XDSL o el cable. De hecho, también se la
conoce como WDSL (Wireless DSL, 'DSL inalámbrico').
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1.9 REDES INALÁMBRICAS GLOBALES
Los sistemas inalámbricos de cobertura global que existen son los sistemas de
telefonía móvil. Los primeros sistemas de telefonía móvil fueron sistemas analógicos
con muy pocas prestaciones para transmitir datos.
Tecnología. Descripción.
AMPS Advanced Mobile Phone System (Sistema de telefonia movil avanzado). Desarrollado por los laboratorios Bell en los años setenta. Su primer uso comercial no se produjo hasta 1983 en Estados Unidos. Opera en la banda de los 800MHz.
C-Netz Antiguo sistema de telefonía celular utilizado en Alemania y Austria. Opera en la banda de 450MHz.
Comvik Sistema lanzado en Suecia por la empresa Comvik Network.
N-AMPS Narrowband Advanced Mobile Phone System (Sistema de telefonía móvil de banda estrecha). Desarrollado por Motorota como paso intermedio entre la tecnología analógica y la digital. Opera en la banda de 800MHz y tiene tres veces mas capacidad que el AMPS.
NMT Nordic Mobile Telephones (Teléfonos móviles Nórdicos) desarrollado por Ericsson y Nokia para operar en los países Nórdicos. Este sistema lo instalo Telefónica en España a finales de los años ochenta, la primera version trabajaba en la banda de los 450MHz, posteriormente fue desarrollada una version para trabajar en los 900MHz.
NTT Nippon Telegraph and Telephone (Telégrafos y teléfonos de Japón). Sistema de telefonía analógico usado en Japón. Tuvo una nueva versión de mayor capacidad llamada HICAP.
RC2000 Radiocom 2000. Sistema analógico francés lanzado en Noviembre de 1985.
TACS Total Access Communications System (Sistema de Comunicaciones de Acceso Total) desarrollado por Motorota. Es un sistema similar al AMPS que fue utilizado por primera vez en Reino Unido en 1985, en Japón fué utilizado el JTAC. Opera en la banda de 900MHz
Tabla 1.4 Tecnologías celulares analógicas (1G) existentes en el mundo.
Hasta finales de los años ochenta no aparecieron los primeros sistemas digitales
con posibilidades de transmitir datos. A estos sistemas se les ha conocido como
sistemas de telefonía celular de segunda generación (2G). Éste es el caso de la
tecnología europea GSM (Global System for Mobile Communications, 'Sistema Global
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para Comunicaciones Móviles') y de la norteamericana CDMA (Code Division Multiple
Access, 'Acceso Múltiple por División de Código').
Tecnología. Descripción.
CDMA
IS-95
Code Division Multiple Access (Acceso Múltiple por División de Código). Sistema digital desarrollado por Qualcomm. Utiliza las mismas frecuencias que el sistema AMPS y de hecho son sistemas compatibles.
CT-2 y CT-3 Cordless Telephone (Telefonía inalámbrica). Es la segunda y tercera versión del estándar de telefonía inalámbrica precursora de DECT.
D-AMPS
IS-54
Digital AMPS (AMPS digital). Versión digital del estándar AMPS analógico. Emplea las mismas frecuencias que su antecesor analógico (800MHz).
DCS 1800 Digital Cordless Standar (Estándar Inalámbrico digital). Es una versión de GSM que opera en la banda de 1800MHz.
DECT Digital European Cordless Standar (Estándar Inalámbrico Digital Europeo). Es una evolución de CT-3. Permite transmitir datos a 32Kbps. Existen terminales que pueden operar indistintamente DECT y GSM.
GSM Global System for Mobile Communications (Sistema Global de Comunicaciones Móviles). Sistema digital Europeo usado tanto en Europa como en el resto del mundo, opera en la banda de 900MHz.
PCS Personal Communications Service (Servicio de Comunicaciones Personales), es la versión de GSM utilizada en Estados Unidos, trabaja en la banda de 1900MHz.
Inmarsat International Maritime Satellite System (Sistema Internacional de Comunicaciones Marítimas por Satélite). Permite comunicaciones móviles desde cualquier parte del mundo gracias a los satélites geoestacionarios que componen el sistema.
PDC Personal Digital Cellular (Celular Digital Personal). Es un estandar Japonés que utiliza el sistema TDMA y funciona en las bandas de 800 y 1500MHz.
PHS Personal Handy System (Sistema Personal Manejable). Sistema Japonés que permite transmitir datos a alta velocidad.
TDMA Time Division Multiple Access (Acceso Múltiple por División en el Tiempo). Tecnología en la que se han basado los primeros Sistemas Digitales de telefonía DAMP y GSM.
Tabla 1.5 Algunas tecnologías celulares digitales 2G existentes en el mundo.
1.9.1 GSM (GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATIONS)
GSM es una tecnología estandarizada por el CEPT (Conference of European
Posts and Telecommunications, 'Conferencia de Correos y Telecomunicaciones
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Europeas') a finales de los años ochenta. Su comercialización se llevó a cabo en
Europa durante los primeros años de la década de los noventa y rápidamente alcanzó
una cobertura global con cientos de millones de usuarios.
GSM puede transmitir datos a 13 Kbps sin necesidad de utilizar módem. Para
conectar una computadora o PDA a un teléfono GSM, sólo hace falta un cable
adaptador y el software apropiado. Un modo especial de transmisión de datos que
admite GSM es el envío y recepción de mensajes cortos de texto (hasta 160 caracteres)
mediante el servicio SMS (Short Message Service, 'Servicio de Mensajes Cortos')
desde el propio terminal de telefonía móvil. Estos mensajes pueden intercambiarse
tanto con otros terminales móviles, como con terminales de telefonía fija e Internet.
1.9.2 CDMA (CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS)
CDMA es una tecnología desarrollada por la empresa Qualcomm. El gran mérito
de esta tecnología es que supone una nueva forma de establecer comunicaciones
inalámbricas multiusuario con un aprovechamiento de la capacidad seis veces mejor
que TDMA.
CDMA estuvo lista en 1988, aunque, posteriormente, con la ayuda de AT&T,
Motorola y otros fabricantes, se desarrolló una nueva versión dual (analógica y digital) a
la que se llamó IS-95, y que ha sido la que se ha instalado en distintos países. La
primera implantación de la tecnología CDMA tuvo lugar en Hong Kong en 1995. CDMA
también ofrece el servicio SMS de mensajes cortos.
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Figura 1.10 Teléfono celular que opera con CDMA.
1.9.3 TECNOLOGÍA 2.5G
Aunque los sistemas 2G tienen ciertas capacidades de transmisión de datos,
fundamentalmente se trata de un sistema que da soporte a servicios de voz. Para
ofrecer servicios de datos, se ha pensado en una nueva generación de redes celulares,
la tercera generación o 3G. No obstante, mientras se desarrolla convenientemente la
tecnología para poder ofrecer servicios 3G, se ha creado una ampliación de la
tecnología 2G a la que se ha llamado 2,5G. Esta tecnología de transición añade nuevas
capacidades de transmisión de datos a la infraestructura de red celular existente.
Existen distintas tecnologías 2,5G:
GPRS. EDGE. IS-95B. IMode
1.9.4 TECNOLOGÍA 3G
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En el paso de las redes celulares analógicas a las digítales, cada una de las tres
regiones importantes desde el punto de vista del desarrollo tecnológico de la tecnología
celular (Europa, Norteamérica y Asia) tomaron caminos distintos. De hecho, incluso
dentro de cada región ha habido sus variaciones. En cualquier caso, es evidente que lo
ideal sería que la tercera generación (3G) se afrontara con el objetivo de conseguir un
sistema global común. No obstante, conseguir esto es extremadamente complicado
debido a los distintos intereses económicos, políticos y regulatorios que tiene cada
parte.
Existen distintas tecnologías 3G:
UMTS. CDMA 2000. TDMA-CDMA
CONCLUSIONES
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CAPITULO 2 OPERACIÓN DE LAS REDES INALAMBRICAS(WLAN´s)
En este capítulo vamos a describir los principios generales en los que se basa el
funcionamiento del estándar IEEE 802.11. Como ya sabemos, esta familia de
estándares tiene miembros diversos con diferencias tecnológicas que ya se
mencionaron en el capítulo anterior por ello nos centraremos en su funcionamiento
interno.
Wi-Fi hace referencia al estándar IEEE 802.11b. Las redes inalámbricas Wi-Fi
que se instalan hoy en día son de este tipo por lo que, aunque muchos de los principios
de funcionamiento que vamos a describir aquí son válidos para distintos miembros de la
familia IEEE 802.11, evidentemente nos centraremos en 802.11b.
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2.1 ANTECEDENTES DE WLAN´s
Las primeras redes construidas permitieron la comunicación entre una
computadora central y terminales remotas. Se utilizaron líneas telefónicas, ya que estas
permitían un traslado rápido y económico de los datos. Se utilizaron procedimientos y
protocolos ya existentes para establecer la comunicación y se incorporaron
moduladores y de moduladores para que, una vez establecido el canal físico, fuera
posible transformar las señales digitales en analógicas adecuadas para la transmisión
por medio de un módem. Tiempo después, se introdujeron equipos de respuesta
automática que hicieron posible el uso de redes telefónicas públicas conmutadas para
realizar las conexiones entre las terminales y la computadora.
A principios de los años 70 surgieron las primeras redes de transmisión de datos
destinadas exclusivamente a este propósito, como respuesta al aumento de la
demanda del acceso a redes a través de terminales para poder satisfacer las
necesidades de funcionalidad, flexibilidad y economía. Se analizaron las ventajas de
permitir la comunicación entre computadoras y entre grupos de terminales, ya que
dependiendo del grado de similitud entre computadoras es posible permitir que
compartan recursos en mayor o menor grado.
Podemos ubicar la primera Red de área local, la red WLAN (Wireless Local Area
Network). Es en una industria suiza donde se obtuvieron los primeros resultados
satisfactorios de comunicación inalámbrica dentro de una red local, a partir de aquí, se
han impulsado notablemente las investigaciones, y se han desarrollo ampliamente
dispositivos que hacen posible el auge que las redes inalámbrica disfrutan hoy en día.
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El físico alemán Heinrich Rudolph Hertz en 1887, anunció que existían las ondas
electromagnéticas y que éstas podrían ser usadas para enviar y recibir información a
muy grandes distancias. La base teórica de las ondas electromagnéticas fue
desarrollada en 1864 por el físico escocés James Clerk Maxwell. Las ondas
electromagnéticas fueron usadas por primera vez en la telegrafía inalámbrica. Este
relevante acontecimiento sería el predecesor de la propagación electromagnética o
transmisión de radio. Estudiando y desarrollando estas nociones, el italiano Guglielmo
Marconi inventa la radio en 1901. Colocándose la radio como el primer medio masivo
de comunicación inalámbrica y a poco más de 100 años de su invención, las
comunicaciones móviles han demostrado ser una alternativa a las redes cableadas para
ofrecer nuevos servicios que requieren gran ancho de banda, pero con otros beneficios
como la movilidad y la localización, gracias a la comunicación inalámbrica podemos
estar comunicados en cualquier lugar, en cualquier momento
2.2 MEJORAS AL IEEE 802.11
En el interés de disponer de unos estándares inalámbricos lo antes posible, al
desarrollar sus normas, el IEEE no se paró a considerar determinadas características
(como la calidad de servicio, seguridad, utilización del espectro, etc.) que hubiesen
producido un estándar más robusto. Para resolver este problema, el IEEE ha creado
posteriormente unos grupos de trabajo para desarrollar estándares que resuelvan estos
problemas y que puedan ser añadidos fácilmente al protocolo principal. Estos grupos
son los siguientes:
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IEEE 802.11e (Calidad de servicio). Este grupo trabaja en los aspectos
relacionados con la calidad de servicio (QoS o Quality of Services, en inglés). En
el mundo de las redes de datos, calidad de servicio significa poder dar más
prioridad de transmisión a unos paquetes de datos que a otros, dependiendo de
la naturaleza de la información (voz, vídeo, imágenes, etc.). Por ejemplo, la
información de voz necesita ser transmitida en tiempo real, mientras que la
información de datos originada por una transferencia de archivo da igual que
llegue medio segundo antes o después.
IEEE 802.11h (Gestión del espectro). Este grupo de trabajo pretende conseguir
una mejora de la norma 802.11a en cuanto a la gestión del espectro
radioeléctrico. Este punto es una de las desventajas que tiene IEEE 802.11a
frente a su competidor europeo HiperLAN/2 (que también opera en la banda de 5
GHz).
IEEE 802.11i (Seguridad). El sistema de seguridad que utiliza 802.11 está
basado en el sistema WEP. Este sistema ha sido fuertemente criticado debido a
su debilidad. Este grupo de trabajo pretende sacar un nuevo sistema mucho más
seguro que sustituya a WEP. El sistema sobre el que se está trabajando se
conoce como TKIP (Temporal Key Integrity Protocol, 'Protocolo de Integridad de Clave
Temporal').
2.3 COMPATIBILIDAD ENTRE WI FI Y ETHERNET.
La norma IEEE 802.11 fue diseñada para sustituir a las capas física y MAC de la
norma 802.3 (Ethemet). Esto quiere decir que, en lo único en que se diferencia una red
Wi-Fi de una red Ethemet, es en la forma en cómo las computadoras y terminales en
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general acceden a la red; el resto es idéntico. Por tanto, una red local inalámbrica
802.11 es completamente compatible con todos los servicios de las redes locales de
cable 802.3 (Ethemet).
2.4 EL MODELO OSI.
Una característica común a todas las comunicaciones actuales de computadoras
es el hecho de que todas ellas estructuran el proceso de comunicación en distintos
niveles o capas. Cada capa se encarga de realizar una tarea distinta y perfectamente
coordinada con el resto de capas. Por ejemplo, hay capas que se encargan de poner en
contacto dos terminales (nivel de enlace), otras se encargan de detectar posibles
bloqueos o fallos en la línea (nivel de transporte) y otras, de identificar al terminal
llamante, pedir las claves de acceso, etc. (nivel de sesión).
La ventaja de hacer una división por capas es que cada una de ellas puede ser
normalizada de forma independiente. No obstante, finalmente, la comunicación se lleva
a cabo gracias al buen funcionamiento de todas las capas.
La Organización Internacional de Normalización, ISO (International Standards
Organization), propuso un modelo de referencia que permitiese estructurar las
comunicaciones en siete capas. A este modelo lo llamó OSI (Open Systems
Interconnection,'Interconexión de Sistemas Abiertos').
Las capas del modelo OSI son las siguientes:
1. Capa física. Esta capa define las propiedades físicas de los componentes
(frecuencias de radio utilizadas, cómo se transmiten las señales, etc.).
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2. Capa de enlace. Esta capa define cómo se organizan los datos que se
transmiten, cómo se forman los grupos de datos (paquetes, tramas, etc.) y cómo
se asegura que los datos llegan al destino sin errores.
3. Capa de red. Esta capa define cómo organizar las cosas para que distintas
comunicaciones puedan hacer uso de una infraestructura común, una red. Por
ejemplo, aquí están definidos cómo se identifican los terminales (numeración) o
cómo se enrutan los datos.
4. Capa de transporte. Esta capa define las características de la entrega de los
datos.
5. Capa de sesión. Aquí se describe cómo se agrupan los datos relacionados con
una misma función.
6. Capa de presentación. Nos define cómo es representada la información
transmitida.
7. Capa de aplicación. Define cómo interactúan los datos con las aplicaciones
específicas.
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Figura 2.1 Esquema de comunicación con el modelo OSI.
Los modelos como OSI pretenden definir todos y cada uno de los factores que
intervienen en una comunicación de una red abierta; sin embargo, no todas las
comunicaciones de datos son iguales; por ejemplo, existen comunicaciones en las que
no hace falta definir una determinada capa (por ejemplo, en las comunicaciones
directas entre dos computadoras no es necesario que exista un nivel de red).
En cualquier caso, de todos los procedimientos definidos por OSI, los que
siempre están presentes en cualquier tipo de comunicación son aquéllos que están
incluidos dentro de las capas físicas y de enlace.
2.5 FUNCIONAMIENTO DE WI FI.
Una red Wi-Fi puede estar formada por dos computadoras o por miles de ellos.
Para que una computadora pueda comunicarse de forma inalámbrica, necesita que se
le instale un adaptador de red. Un adaptador de red es un equipo de radio (con
transmisor, receptor y antena) que puede ser insertado o conectado a una
computadora, PDA o cualquier otro equipo susceptible de formar parte de la red
(impresoras, etc.).
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De forma general, a los equipos que forman parte de una red inalámbrica se les
conoce como terminales.
Aparte de los adaptadores de red, las redes Wi-Fi pueden disponer también de
unos equipos que reciben el nombre de puntos de acceso (AP o Access Points, en
inglés). Un punto de acceso es como una estación base utilizada para gestionar las
comunicaciones entre los distintos terminales. Los puntos de acceso funcionan de
forma autónoma, sin necesidad de ser conectados directamente a ninguna
computadora.
Tanto a los terminales como a los puntos de acceso se les conoce por el nombre
general de estación. Las estaciones se comunican entre sí gracias a que utilizan la
misma banda de frecuencias y a que internamente tienen instalados el mismo conjunto
de protocolos.
Aunque los protocolos que utiliza Wi-Fi están basados en las siete capas del modelo de
referencia OSI, el estándar IEEE 802.11b sólo define las dos primeras capas (física y
enlace); el resto de las capas son idénticas a las empleadas en las redes locales
cableadas e Internet y se conoce con el nombre de conjuntos de protocolos IP (Internet
Protocolo 'Protocolo Internet').
Los diferentes estándar, incluido IEEE 802.11, permiten que aparezcan nuevas
versiones de ese mismo estándar simplemente modificando una de las capas. Esto facilita no
sólo la evolución de los estándares, sino que un mismo equipo pueda ser compatible con
distintas versiones de un estándar. Por ejemplo, IEEE 802.11b sólo se diferencia de IEEE
802.11 en que su capa física permite transmitir datos a alta velocidad.
MODELO OSI PROTOCOLOS
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IP
IEEE 802
7 APLICACIÓN HTTP, FTP, SMTP
6 PRESENTACIÓN DNS, LDAP
5 SESIÓN DNS, LDAP
4 TRANSPORTE UDP, TCP
3 RED ICMP, RSVP
Tabla 2.1 Relación de los protocolos de red local.
2.6 CAPA FISICA DE REDES INALAMBRICAS
La norma IEEE 802 define exclusivamente los temas relacionados con las dos
primeras capas del sistema OSI: las capas física y la de enlace. De hecho, a la capa de
enlace la divide en dos, por lo que el resultado son tres capas:
PHY (Physical Layer, 'Capa Física') es la capa que se ocupa de definir los
métodos por los que se difunde la señal.
MAC (Médium Access Control, 'Control de Acceso al Medio') es la capa que se
ocupa del control de acceso al medio físico. En el caso de Wi-Fi el medio físico
es el espectro radioeléctrico. La capa MAC es un conjunto de protocolos que
controlan cómo los distintos dispositivos comparten el uso de este espectro
radioeléctrico.
LLC (Logical Link Control) es la capa que se ocupa del control del enlace lógico.
Define cómo pueden acceder múltiples usuarios a la capa MAC.
La capa física se ocupa de definir los métodos por los que se difunde la señal.
Para hacer esto, la capa física de IEEE 802.11 se divide en dos subcapas: lo que se
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conoce como PLCP (Physical Layer Convergence Procedure, 'Procedimiento de
Convergencia de la Capa Física') y PMD (Physical Médium Dependent, 'Dependiente
del Medio Físico'). PLCP se encarga de convertir los datos a un formato compatible con
el medio físico. Por ejemplo, este formato es distinto si se trata de un medio físico de
infrarrojos o de radio, mientras que PMD es el que se encarga de la difusión de la señal.
2.7 EL FLUJO DE DATOS.
Los datos que se van a transmitir por el medio radio eléctrico proceden de las
capas superiores (formato IP) y se pasan a la capa LLC (Logical Link Control, 'Control
Lógico del Enlace'). La capa LLC le pasa estos datos a la capa MAC, quien, a su vez,
se los pasa a la capa física para su emisión.
Los paquetes de datos que se intercambian entre las capas LLC y MAC se
conocen como MSDU (MAC Service Data Unit, 'Unidad de Datos del Servicio MAC'),
mientras que los paquetes de datos que se intercambian entre las capas MAC y física
reciben el nombre de MPDU (MAC protocol data unit, 'Unidad de Datos del Protocolo
MAC'). En la capa física, quien recibe estos datos es PLCP, quien es responsable de
convertir los datos MPDU a un formato compatible con el medio físico.
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Figura 3.4 Interfaces de la capa MAC y física.
2.8 ESPECTRO EXPANDIDO (Spread Spectrum)
En cuanto a la utilización del medio radio eléctrico, la tecnología básica en la que
se basa el funcionamiento de los sistemas inalámbricos es el sistema conocido como
espectro expandido (spread spectrum en inglés).
Este sistema consiste en que el ancho de banda real utilizado en la transmisión
es superior al estrictamente necesario para la transmisión de la información. Lo que se
consigue con esto es un sistema muy resistente a las interferencias de otras fuentes de
radio, resistente a los efectos de eco (multipath) y que puede coexistir con otros
sistemas de radio frecuencia sin verse afectado y sin influir en su actividad. Estas
ventajas hacen que la tecnología de espectro expandido sea la más adecuada en las
bandas de frecuencia para las que no se necesita licencia.
Existen distintas técnicas de espectro expandido, entre las que se encuentra la
tecnología CDMA utilizada en la tercera generación de telefonía móvil. No obstante, el
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estándar 802.11 define varios métodos y tecnologías de transmisión para
implantaciones de LAN inalámbricas. Este estándar no sólo engloba la tecnología de
radiofrecuencia sino también la de infrarrojos. Asimismo, incluye varias técnicas de
transmisión como:
FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum).
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).
Todos estos enfoques distintos tienen la misma capa MAC implantada. La
mayoría de los productos WLAN de 11 Mbps utilizan tecnología de RF y se sustentan
en DSSS para la comunicación.
2.8.1 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)
La técnica FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum, 'Espectro Expandido
por Salto de Frecuencia') es un método para transmitir señales consiste en dividir la
banda de frecuencias en una serie de canales e ir transmitiendo la información saltando
cada 400mseg (dwen time) de un canal a otro de acuerdo con un patrón de saltos
(spreading code o hopping code) conocido solamente tanto por el emisor como por el
receptor. Pasado este tiempo se pasa a otra frecuencia y se continúa la transmisión, de
esta manera cada tramo de información se va transmitiendo en una frecuencia distinta
durante un intervalo muy coro de tiempo.
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Figura 2.2 Sistema FHSS.
Cada una de las transmisiones a una frecuencia concreta se realiza utilizando
una portadora de banda estrecha que va saltando lo largo del tiempo. El orden de los
saltos en frecuencias que el emisor debe realizar está determinado según una
secuencia que tanto emisor como receptor debe conocer.
ÁREA
GEOGRAFICASECUENCIASDE SALTO N. CANALES
Norteamérica
Europa
Secuencia 1: 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30,
33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54, 57, 60, 63, 66, 69,
72, 75.
Secuencia 2: 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31,
34, 37, 40, 43, 46, 49, 52, 45, 48, 61, 64, 67, 70,
73, 76.
Secuencia 3: 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32,
35, 38, 41, 44, 47, 50, 53, 56, 59, 62, 65, 68, 71,
74, 77.
79
España
Secuencia 1: 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24.
Secuencia 2: 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25.
Secuencia 3: 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26
27
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Francia
Secuencia 1: 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30
Secuencia 2: 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31
Secuencia 3: 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32
35
Japón
Secuencia 1: 6, 9, 12, 15
Secuencia 2: 7, 10, 13, 16
Secuencia 3: 8, 11, 14, 17
23
Tabla 2.2 Secuencias de salto de frecuencias de IEEE 802.11 en distintas áreas geográficas.
El estándar IEEE 802.11 definió en 1997 que cada canal de FHSS tuviera un
ancho de banda de 1 MHz dentro de la banda de frecuencias de 2,4 GHz. El ancho de
banda total disponible y, por tanto, el número total de canales disponibles varía de
acuerdo con el marco regulatorio de cada país o área geográfica. En cualquier caso,
siempre existen tres juegos de secuencias de saltos. (Ver tabla 2.2)
La técnica FHSS reduce las interferencias porque, en el peor de los casos, la
interferencia afectará exclusivamente a uno de los saltos de frecuencia, liberándose a
continuación de la interferencia al saltar a otra frecuencia distinta. El resultado es que el
número de bits erróneos es extremadamente bajo. Así mismo FHSS permite que
coexistan varias comunicaciones en la misma banda de frecuencias. Para ello, cada
comunicación debe tener un patrón de saltos con distinta secuencia.
A pesar de que el estándar original IEEE 802.11 incluía el sistema FHSS, no
existe ninguna instalación real que utilice este sistema. La razón es que la velocidad
máxima que se consigue con la técnica FHSS es de unos 3Mbps (aunque sólo está
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normalizada la velocidad de 1Mbps). No obstante, es posible que en un futuro se
consigan velocidades superiores. Se habla de hasta 15 Mbps.
Una transmisión en espectro expandido ofrece 3 ventajas principales:
Las señales en espectro expandido son altamente resistentes al ruido y a la
interferencia.
Las señales en espectro expandido son difíciles de interceptar. Una transmisión
de este tipo suena como un ruido momentáneo o como un incremento en el
ruido para cualquier receptor, excepto para el que esta usando la secuencia
usada por el transmisor.
Las transmisiones en espectro expandido pueden compartir una banda de
frecuencia con muchos tipos de transmisión convencional con mínima
interferencia.
El inconveniente de FHSS es que tiene la necesidad de sincronizar el emisor y el
receptor en la frecuencia a utilizar en cada momento. Este problema fue resuelto por los
ingenieros de Sylvania Electronic Systems a finales de los años cincuenta.
2.8.2 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).
La técnica DSSS funciona transmitiendo simultáneamente por varias frecuencias
diferentes, esto se logra sustituyendo cada bit de información por una secuencia de bits
conocida como chip o código de chips (esto es un patrón de bits redundante) para así
formar la señal de información, después pasa por la modulación mediante una
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portadora RF, por lo que el receptor deberá demodular la señal para obtener la
información original.
La secuencia de bits utilizada para modular cada no de los bits de información es
la secuencia Baker y tiene la forma:
+1, -1, +1,+1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1
Esta es la secuencia de 11 chips. Estos códigos de chips permiten a los
receptores eliminar por filtrado las señales que no utilizan la misma secuencia de bits y
se incrementa la posibilidad de que los datos transmitidos lleguen a su destino. Entre
las señales que son eliminadas se encuentra el ruido y las interferencias.
A la siguiente figura se le aplicó Baker y se muestra su imagen (ver figura 2.3)
El código de chips permite al receptor identificar los datos como pertenecientes a
un emisor determinado. El emisor genera el código de chips y, sólo los receptores que
conocen dicho código pueden descifrar los datos. Por tanto, en teoría, DSSS permite
que varios sistemas puedan funcionar en paralelo; cada receptor filtrará exclusivamente
los datos que se corresponden con su código de chips. Por otro lado, cuanto más largo
es el código de chips, más resistente será el sistema a las interferencias y mayor
número de sistemas podrán coexistir simultáneamente. La norma IEEE 802.11 recoge
que la longitud mínima del código de chips debe ser de 11.
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Figura 2.3 Principios del Sistema DSSS.
DSSS tiene definidos dos tipos de modulaciones a aplicar a la señal de
información, tal y como se especifica en el estándar 802.11:
Modulación DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying). Velocidad de
transferencia 1 Mbps
Modulación DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying)
Velocidad de transferencia 2 Mbps
En la práctica, la coexistencia de sistemas no se consigue por el uso de distintos
códigos de chips, sino por el uso de distintas bandas de frecuencias. Un sistema DSSS
de 11 Mbps (IEEE 802.11b) necesita un ancho de banda de 22 MHz, siendo la distancia
mínima entre portadoras de 30 MHz. Como el ancho de banda disponible en la banda
de 2,4 GHz (en el área regulada por el FCC) es de 83,5 MHz, sólo es posible la
coexistencia de tres sistemas DSSS en el mismo lugar.
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En topologías de red que contengan varias celdas, ya sean solapadas o
adyacentes, los canales peden operar simultáneamente sin apreciare interferencias en
el sistema si la separación entre las frecuencias centrales es como mínimo de 30 MHz,
lo que significa que los 83.5 MHz de ancho de banda total disponible podemos obtener
3 canales independientes que puedan operar simultáneamente en una determinada
zona geográfica sin que hay interferencias en un canal procedentes de otros canales;
esta interferencia es lo que permite aumentar la capacidad del sistema de forma lineal
con el número de puntos de acceso operando en un canal que no se esté utilizando y
hasta un máximo de tres canales.
El sistema DSSS al igual que todos presenta desventajas:
El inconveniente del DSSS en relación con el FHSS es que más vulnerable a las
interferencias de la banda estrecha.
En un área solo pueden funcionar 3 sistemas de forma simultánea.
DSSS necesita componentes más rápidos y caros que los sistemas FHSS.
Pero también este sistema presenta ciertas ventajas:
Permite mayores velocidades de datos estas oscilan entre los 5.5 y 11Mbps.
DSSS siempre transmite en un único canal.
2.9 OFDM (MULTIPLEXAJE POR DIVISION DE FRECUENCIA ORTOGONAL)
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 'Multiplexación Ortogonal
por División de Frecuencias') es la técnica de gestión de frecuencias utilizada por IEEE
802.1 la. Esta técnica divide el ancho de banda en subcanales más pequeños que
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operan en paralelo. De esta forma se consigue llegar a velocidades de transmisión de
hasta 54 Mbps (100 Mbps con soluciones propietarias).
La técnica OFDM fue patentada por Bell Labs en 1970 y está basada en un
proceso matemático llamado FFT (Fast Fourier Transform, 'Transformada Rápida de
Fourier').
OFDM divide la frecuencia portadora en 52 subportadoras solapadas. 48 de
estas subportadoras son utilizadas para transmitir datos y las otras cuatro para poder
alinear las frecuencias en el receptor. Este sistema consigue un uso muy eficiente del
espectro radioeléctrico.
OFDM puede transmitir datos a distintas velocidades, utilizando distintas técnicas
de modulación en cada una de ellas. Las velocidades normalizadas que admite OFDM
son 6, 9,12, 18, 24, 36, 48 y 54 Mbps.
Una de las ventajas de OFDM es que consigue una alta resistencia a las
interferencias producidas por las ondas reflejadas en los objetos del entorno (eco o
multipath).Estas ondas llegan al receptor con distinta amplitud y a distinto tiempo que la
señal principal produciendo interferencias. Estas interferencias son un problema a
velocidades superiores a 4 Mbps; por este motivo, se utilizan técnicas (como OFDM)
que mitiguen este efecto.
2.10 TECNICAS DE MODULACION
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Para poder transmitir la señal vía radio, hace falta definir un método de difusión
de la señal y un método de modulación de la señal. La modulación consiste en
modificar una señal pura de radio para incorporarle la información a transmitir. La señal
base a modular recibe el nombre de portadora (carrier en inglés). Lo que se le cambia a
la portadora para modularla es su amplitud, frecuencia, fase o una combinación de
éstas.
Mientras mayor es la velocidad de transmisión, más complejo es el sistema de
modulación. Las técnicas de modulación utilizadas en IEEE 802.11 son las siguientes:
BPSK (Binary Phase-Shif Keying, 'Modulación Binaria por Salto de Fase').
QPSK (Quadrature Phase-Shif Keying, 'Modulación por Salto de Fase en
Cuadratura ').
GFSP (Gaussian Frecuency-Shif Keying, 'Modulación Gausiana por Salto de
Frecuencia').
CCK (Complementary Code Keying, 'Modulación de Código Complementario').
Una vez emitida la señal modulada, el receptor tiene que recibir la señal,
sincronizar el código de difusión y demodular la información. Los sistemas FHSS son
más complicados de sincronizar que los sistemas DSSS. En el primer caso hay que
sincronizar tiempo y frecuencia, y en el segundo, sólo el tiempo.
VELOCIDAD. TÉCNICA DE MODULACIÓN. BITS POR SEÑAL.
6 Mps BPSK 1
9 Mps BPSK 1
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12 Mps QPSK 2
18 Mps QPSK 2
24 Mps QAM-16 (BPSK) 4
36 Mps QAM-16 (BPSK) 4
48 Mps QAM- 64 (QPSK) 6
54 Mps QAM- 64 (QPSK) 6
Tabla 2.4 Técnicas de modulación utilizadas por IEEE 802.11a.
2.10.1. BPSK
Con la transmisión por desplazamiento de fase binaria (BPSK), son posibles dos
fases de salida para una sola frecuencia de portadora. Una fase de salida representa un
1 lógico y la otra un 0 lógico. Conforme la señal digital de entrada cambia de estado, la
fase de la portadora de salida se desplaza entre dos ángulos que están 180° fuera de
fase. El BPSK es una forma de modulación de onda cuadrada de portadora suprimida
de una señal de onda continua.
2.10.1.1Transmisor de BPSK
El modulador BPSK se muestra en un diagrama a bloques simplificado, el
modulador balanceado actúa como un conmutador para invertir la fase. Dependiendo
de la condición lógica de la entrada digital, la portadora se transfiere a la salida, ya sea
en fase o 180° fuera de fase, con el oscilador de la portadora de referencia.
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Figura 2.4 Diagrama a Bloques Modulador BPSK.
Consideraciones del ancho de banda del BPSK
Para BPSK, la razón de cambio de salida, es igual a la razón de cambio de
entrada, y el ancho de banda de salida, más amplio, ocurre cuando los datos binarios
de entrada son una secuencia alterativa l/0. La frecuencia fundamental (f a) de una
secuencia alterativa de bits 1/0 es igual a la mitad de la razón de bit (f b/2).
Matemáticamente, la fase de salida de un modulador de BPSK es:
(salida) = (frecuencia fundamental de la señal modulante binaria) x (portadora no modulada)
El espectro de salida de un modulador de BPSK es, sólo una señal de doble
banda lateral con portadora suprimida, donde las frecuencias laterales superiores e
inferiores están separadas de la frecuencia de la portadora por un valor igual a la mitad
de la razón de bit. En consecuencia, el mínimo ancho de banda (f N) requerido, para
permitir el peor caso de la señal de salida del BPSK es igual a la razón de bit de
entrada.
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Figura 2.5 Fase De Salida Contra La Relación De Tiempo Para Una Forma De Onda BPSK
2.10.1.2 Receptor de BPSK
La señal de entrada puede ser +sen wct ó sen wct. El circuito de recuperación de
portadora coherente detecta y regenera una señal de portadora que es coherente, tanto
en frecuencia como en fase, con la portadora del transmisor original. El modulador
balanceado es un detector de producto; la salida es el producto de las dos entradas ( la
señal de BPSK y la portadora recuperada). El filtro pasa-bajas (LPF) separa los datos
binarios recuperados de la señal demodulada compleja.
Figura 2.5 Diagrama a Bloques de un Receptor BPSK.
2.10.2. QPSK
La transmisión por desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK) o, en cuadratura
PSK, como a veces se le llama, es otra forma de modulación digital de modulación
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angular de amplitud constante. La QPSK es una técnica de codificación M-ario, en
donde M=4 (de ahí el nombre de “cuaternaria”, que significa “4”). Con QPSK son
posibles cuatro fases de salida, para una sola frecuencia de la portadora. Debido a que
hay cuatro fases de salida diferentes, tiene que haber cuatro condiciones de entrada
diferentes. Ya que la entrada digital a un modulador de QPSK es una señal binaria
(base 2), para producir cuatro condiciones diferentes de entrada, se necesita más de un
solo bit de entrada. Con 2 bits, hay cuatro posibles condiciones: 00, 01, 10 y 11.
En consecuencia, con QPSK, los datos de entrada binarios se combinan en
grupos de 2 bits llamados dibits. Cada código dibit genera una de las cuatro fases de
entrada posibles. Por tanto, para cada dibit de 2 bits introducidos al modulador, ocurre
un sola cambio de salida. Así que, la razón de cambio en la salida es la mitad de la
razón de bit de entrada.
2.10.2.1 Transmisor de QPSK
Dos bits (un dibit) se introducen al derivador de bits. Después que ambos bits han sido
introducidos, en forma serial, salen simultáneamente en forma paralela. Un bit se dirige
al canal I y el otro al canal Q. El bit I modula una portadora que está en fase con el
oscilador de referencia (de ahí el nombre de “I” para el canal “en fase”), y el bit Q
modula una portadora que está 90° fuera de fase o en cuadratura con la portadora de
referencia (de ahí el nombre de “Q” para el canal de “cuadratura”).
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Figura 2.6 Diagrama A Bloques De Un Modulador De QPSK.
En esencia, un modulador de QPSK son dos moduladores, de BPSK, combinados en
paralelo.
Consideraciones de ancho de banda para el QPSK Con QPSK, ya que los datos de entrada se dividen en dos canales, la tasa de
bits en el canal I, o en el canal Q, es igual a la mitad de la tasa de datos de entrada. En
consecuencia, la frecuencia fundamental, más alta, presente en la entrada de datos al
modulador balanceado, I o Q, es igual a un cuarto de la tasa de datos de entrada.
Como resultado, la salida de los moduladores balanceados, I y Q, requiere de un
mínimo ancho de banda de Nyquist de doble lado, igual a la mitad de la tasa de bits que
están entrando.
f N = 2(f b/4) = f b/2 (7)
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Por tanto con QPSK, se realiza una compresión de ancho de banda (el ancho de banda
mínimo es menor a la tasa de bits que están entrando).
2.10.2.2 Receptor de QPSK
El derivador de potencia dirige la señal QPSK de entrada a los detectores de
producto, I y Q, y al circuito de recuperación de la portadora. El circuito de recuperación
de la portadora reproduce la señal original del modulador de la portadora de
transmisión. La portadora recuperada tiene que ser coherente, en frecuencia y fase, con
la portadora de referencia transmisora. La señal QPSK se demodula en los detectores
de producto, I y Q, que generan los bits de datos, I y Q, originales. Las salidas de los
detectores de productos alimentan al circuito para combinar bits, donde se convierten
de canales de datos, I y Q, paralelos a un solo flujo de datos de salida binarios.
Figura 2.7 Diagrama A Bloques De Un Receptor QPSK
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2.10.3. GFSK
La modulación por desplazamiento de frecuencia gausiana (en inglés Gaussian
Frequency Shift Keying o GFSK) es un tipo de modulación donde un 1 lógico es
representado mediante una desviación positiva (incremento) de la frecuencia de la onda
portadora, y un 0 mediante una desviación negativa (decremento) de la misma.
Figura 2. Señal modulada GFSK
GFSK es una versión mejorada de la modulación por desplazamiento de
frecuencia (FSK). En GFSK la información es pasada por un filtro gausiano antes de
modular la señal. Esto se traduce en un espectro de energía más estrecho de la señal
modulada, lo cual permite mayores velocidades de transferencia sobre un mismo canal
2.10.4. CCK
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Una de las mejoras importantes de 802.11b fue el agregado de la modulación
CCK (Complementary Codes Keying) que permite tasas de transmisión de 5.5 y
11Mbps, la extensión del código esta basado en 4 y 8 códigos complementario
respectivamente, como una codificación sobre DQPSK, para la modulación CCK se
crea una mini compresión basada en un algoritmo que crea una palabra código
el cuarto y séptimo símbolo son rotados en 180ª para una cobertura de
secuencia y para optimizar las propiedades de correlación de la secuencia
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CONCLUSIONES
Como ya vimos existen técnicas de transmisión empleadas para acceder a una
red inalámbrica: FHSS, DSSS y OFDM, así mismo estas se basan en diferentes
técnicas de modulación para auxiliarse en su funcionamiento estas pueden ser GFSK;
CCK; BPSK; QPSK. De lo que en este capitulo se trato podemos enunciar entonces las
ventajas y desventajas de FHSS y DSSS:
FHSS DSSS
Ventajas Ventajas
Planificación de frecuencias sencilla Planificación de frecuencias sencilla
Rechazo a interferencias Rechazo a interferencias transmite
en un único canal.
Utiliza GFSK de envolvente
constante.
Bajo retardo de acceso.
El patrón de saltos en frecuencias
se puede programar para evitar
interferencias de banda angosta.
Mayor velocidad de datos oscilan
entre 5.5 y 11 Mbit/seg
Desventajas Desventajas
Bajo ancho de banda instantáneo. Usa modulación BPSK con
información de amplitud y fase.
Baja velocidad de transmisión 4
Mbit/s
Es mas sensible a variaciones de
retardo de propagación.
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CAPITULO 3. TOPOLOGIAS Y PROTOCOLOS DE REDES INALAMBRICAS
(WLAN´s)
Las redes inalámbricas, al igual que las redes cableadas, sirven para
interconectar no sólo computadoras, sino también cualquier otro tipo de equipo
informático al que se le pueda instalar un dispositivo inalámbrico.
Éste es el caso, por ejemplo, de las agendas electrónicas PDA, las impresoras o
las cámaras Web. A pesar de ello, no cabe duda de que el uso fundamental que se le
da a una red inalámbrica es la interconexión de computadoras y para que ello exista se
deben conocer los protocolos así como las arquitecturas (topologías) de la red, para
que esta sea en función de las necesidades y requerimientos.
En este capítulo nos enfocaremos a esos aspectos que hacen posible la
configuración para que exista una comunicación sin cables.
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3.1 PROTOCOLOS DE LA CAPA DE ENLACE
Antes de comenzar una transmisión, una estación tiene la necesidad de saber si
hay actividad alrededor del receptor. El CSMA indica si hay o no actividad alrededor de
la estación que detecta la portadora.
En un sistema de ondas de radio pueden ocurrir transmisiones simultaneas s se
tienen diferentes destinos y están fuera de alcance entre si.
El comité IEEE ha definido un conjunto de estándares para el acceso a las redes
de área local. Los diferentas métodos de acceso de la familia IEEE 802 están
diseñados según el modelo de referencia OSI y se encuentran ubicados en el nivel
físico y en la parte inferior del nivel de enlace o subnivel MAC.
3.2 LA CAPA MAC
La capa MAC define los procedimientos que hacen posible que los distintos
dispositivos compartan el uso de este espectro radioeléctrico. Mientras que las distintas
versiones del estándar 802.11 utilizan distintos sistemas para difundir su señal (su capa
física es distinta), la capa MAC es la misma para todas ellas.
En las redes inalámbricas no se puede escuchar a la vez que se transmite,
porque no se pueden detectar colisiones.
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Es interesante también el hecho de que la capa MAC sea muy similar a la
utilizada por la red Ethemet. Ambas utilizan la técnica conocida como CSMA (Carrier
Sense Multiple Access, 'Acceso Múltiple por Detección de Portadora'). No obstante, la
versión cableada (Ethemet) utiliza la tecnología CD (Collision Detection, 'Detección de
Colisión'), mientras que la versión inalámbrica utiliza la tecnología CA (Collision
Avoidance, 'Evitación de Colisión').
Técnica CSMA/CA (collision avoidance) para redes inalámbricas:
Si el canal esta ocupado se espera a que este libre.
Si esta libre, se espera un tiempo y si sigue libre se transmite.
3.2.1 CSMA/CD-CA
Una colisión se produce cuando dos terminales intentan hacer uso del medio
físico simultáneamente. La tecnología CD detecta que se ha producido una colisión y
retransmite los datos, mientras que la tecnología CA dispone de procedimientos para
evitar que se produzcan colisiones.
La razón de que haya dos sistemas es que, cuando el medio es un cable, un
terminal puede transmitir y recibir al mismo tiempo, por lo que puede detectar las
colisiones. Por el contrario, en el medio radio eléctrico un terminal no puede transmitir y
recibir al mismo tiempo por el mismo canal (la transmisión dejaría opaca a la
recepción), por lo que, al no poder detectar las posibles colisiones, no hay más remedio
que disponer de una técnica que las evite.
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Los mecanismos CSMA/CA de detección de la colisión consisten en comprobar
si el medio está en uso antes de empezar a transmitir. Si el medio está en uso, se
espera un tiempo antes de volver a hacer la comprobación. El tiempo que espera cada
estación tiene una duración aleatoria (generada por cada estación entre un tiempo
mínimo y un máximo) para evitar que haya colisiones sucesivas indefinidas.
3.2.2. FUNCION PCF Y DCF PARA EVITAR COLISIONES
Entre la capa MAC y la capa física se intercambian tres tipos de paquetes de
datos: de control, de gestión y de información.
MAC tiene dos funciones distintas para coordinar la transferencia de datos:
PCF (Point Coordination Function, 'Función de Coordinación del Punto') facilita un sistema para poder transmitir el tráfico que es sensible a los retardos y
que requiere un tratamiento especial evitando las demoras. A la estación que
hace uso de esta función se le llama coordinador del punto, PC (Point
Coordinator). El PC emite una señal guía con la duración del periodo de tiempo
que necesita disponer del medio. Las estaciones que reciben esta señal no
emiten durante ese tiempo.
DCF (Distributed Coordination Function, 'Función de Coordinación Distribuida') facilita un sistema que permite compartir el medio físico
(radioeléctrico, infrarrojos, etc.) entre todas las estaciones de la red. Para ello,
DCF define los mecanismos que le permiten a las estaciones negociar el acceso
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al medio físico, así como los mecanismos que aseguran la entrega de los datos a
las estaciones. A través de DCF se transmiten los datos que no son sensibles a
los retardos.
La función DCF se encuentra con un problema y es que una de las diferencias de
los medios cableados frente a los inalámbricos es que en estos últimos es mucho más
complicado detectar las colisiones. Dos estaciones que no se ven entre sí pueden
iniciar una comunicación simultáneamente sin percatarse de la colisión. DFC dispone
de una función para impedirla colisión que evita este problema.
La función DCF contempla un mecanismo físico y otro lógico de detección de
colisión.
Al mecanismo físico se le conoce como CCA (Clear Channel Assessment,
'Valoración de la Disponibilidad del Canal'). Por ejemplo, cuando hablamos de un
medio radioeléctrico, este mecanismo puede consistir en comprobar si en el
medio existe cualquier señal DSSS o cualquier otra señal con un nivel de energía
superior a un umbral. El mecanismo físico de detección de colisión es muy
eficiente, pero no es eficaz cuando dos estaciones de una misma red que no se
ven entre ellas emiten al mismo tiempo. Esto se conoce con el nombre de
problema del nodo oculto.
Para evitar estos casos, se dispone del sistema lógico de detección de colisión.
Este sistema consiste en intercambiar la información del uso del medio a través
de tramas de control. A estas tramas de control se las conoce como RTS
(Request to Send, 'Solicitud para Enviar') y CTS (Clear to Send, 'Listo para
Enviar'). Como esta información de control añade más datos de control a la
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transmisión en detrimento de los datos de información (baja el rendimiento del
protocolo), en aquellos casos en los que se disponga de un medio físico con
poca probabilidad de colisiones se puede deshabilitar el mecanismo de detección
de colisión, o habilitarlo exclusivamente para aquellos paquetes de datos que
tengan un tamaño superior a uno determinado.
3.2.3 LOS SERVICIOS.
a. Los servicios de estación de la capa MAC son los siguientes:
Autentificación. Comprueba la identidad de una estación y la autoriza para
asociarse. En una red cableada lo que identifica a un terminal como parte de la
red es el hecho de estar conectado físicamente a ella. En una red inalámbrica no
existe la conexión física, por lo que, para saber si un terminal forma o no parte de
la red, hay que comprobar su identidad antes de autorizar su asociación con el
resto de la red.
Desautentificación. Cancela una autentificación existente. Este servicio da por
concluida la conexión cuando una estación pretende desconectarse de la red.
Privacidad. Evita el acceso no autorizado a los datos gracias al uso del
algoritmo WEP (Wired Equivalency Protocol, 'Protocolo de Equivalencia con Red
Cableada'). Este algoritmo pretende emular el nivel de seguridad que se tiene en
las redes cableadas.
Entrega de datos. Facilita la transferencia de datos entre estaciones.
b. Los servicios de distribución de la capa MAC son los siguientes:
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Asociación. Para que un terminal pueda comunicarse con otros terminales a
través de un punto de acceso, debe primero estar asociado a dicho punto de
acceso. Asociación significa asignación del terminal al punto de acceso haciendo
que éste sea el responsable de la distribución de datos a, y desde, dicho
terminal. En las redes con más de un punto de acceso, un terminal sólo puede
estar asociada a un punto de acceso simultáneamente.
Desasociación. Cancela una asociación existente, bien porque el terminal sale
del área de cobertura del punto de acceso, o porque el punto de acceso termina
la conexión.
Reasociación. Transfiere una asociación entre dos puntos de acceso .Cuando
un terminal se mueve del área de cobertura de un punto de acceso a la de otro,
su asociación pasa a depender de este último.
Distribución. Cuando se transfieren datos de un terminal a otro, el servicio de
distribución se asegura de que los datos alcanzan su destino.
Integración. Facilita la transferencia de datos entre la red inalámbrica IEEE
802.11 Y cualquier otra red (por ejemplo, Internet o Ethemet).
Los puntos de acceso (PA) utilizan tanto los servicios de estaciones como los
servicios de distribución, mientras que los terminales sólo utilizan los servicios de
estaciones.
3.2.4 LA GESTIÓN.
Tanto la capa física como la capa MAC están divididas en capacidades de
gestión y de transferencia de datos. Lo que se conoce como PLME (PHY Layer
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Management Entity, 'Entidad de Gestión de la Capa Física') es quien se encarga de la
gestión de la capa física, mientras que lo que se conoce como MLME (MAC Layer
Management Entity, 'Entidad de Gestión de la Capa MAC') es quien se encarga de la
gestión de la capa MAC. PLME y MLME intercambian información a través de MIB
(Management lnformation Base, 'Base de Datos de la Información de Gestión'). Ésta es
una base de datos de las características físicas (velocidad de transmisión, niveles de
potencia, tipo de antena, etc.) de las estaciones.
3.3. MACA Y MACAW
MACA (Multiple Access with Collision Avoidance, acceso múltiple con prevención
de colisiones) es uno de los primeros protocolos diseñados para LAN inalámbricas. Se
usó como base del estándar IEEE 802.11 de LAN inalámbricas. El concepto en que se
basa es que el transmisor estimule al receptor a enviar un marco corto, de manera que
las estaciones cercanas puedan detectar esta transmisión y eviten ellas mismas hacerlo
durante el siguiente paquete o trama de datos.
Figura 3.1 Protocolo MACA
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Antes de transmitir el emisor envía una trama RTS (Request to Send), indicando
la longitud de datos que quiere enviar. El receptor le contesta con una trama CTS (Clear
to Send) repitiendo la longitud, al recibir el CTS el emisor envía sus datos.
Las Reglas para evitar los nodos ocultos y expuestos son:
Al ver un RTS hay que esperar un tiempo por el CTS
Al ver un CTS hay que esperar según la longitud.
Con base en estudios de simulación MACA lo afinaron para conseguir MACAW
pues notaron que sin un acuse de recibo de la capa de enlace de datos, los marcos no
eran retransmitidos sino hasta que la capa de transporte notaba su ausencia, por lo que
introdujeron un marco ACK.
Cuando una estación de una red va a transmitir información, primero envía una
trama RTS al punto de acceso donde facilita información del destinatario de la
transmisión, el remitente y el tiempo que ocupará dicha transmisión. El punto de acceso
responde con una trama CTS que reciben todas las estaciones que están en el área de
cobertura del punto de acceso. En esta trama CTS se incluye el tiempo de ocupación
del medio; por tanto, las estaciones saben el tiempo que estará ocupado el medio y no
intentarán hacer ninguna transmisión hasta que dicho tiempo no haya pasado.
Cuando el destinatario ha recibido toda la información, emite una trama ACK
(Acknowledgment, 'Conocimiento') para indicarle al emisor que todo está bien. Si el
emisor no recibe la trama ACK que espera, aguardará un tiempo antes de dar la
transmisión por errónea y volver a hacer el envío. (Ver figura 3.1)
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3.4. DFWMAC 802.11 (Distributed Foundation Wireless MAC)
El resultado de 802.11 es un algoritmo MAC inalámbrico de principio distribuido
que proporciona un mecanismo de control centralizado opcional implementado.
La subcapa inferior de la capa MAC es la función de Coordinación Distribuida (DCF);
DCF emplea un algoritmo de competencia para proporcionar acceso a todo el tráfico.
La función de coordinación puntual (PCF) es un algoritmo MAC centralizado para
proporcionar un servicio sin competición, esta se construye sobre DCF y aprovecha
sus características para asegurar el acceso de los usuarios
3.4.1 Protocolo de Acceso Distribuido
Como en el caso de Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de
Colisión (csma/cd) distribuye la decisión de transmitir entre todos los nodos usando un
mecanismo de detección de portadora.
Un protocolo de acceso distribuido tiene sentido en una red Ad-Hoc donde ningún nodo
tiene prioridad sobre otro pudiendo resultar también atractivo para otras configuraciones
de redes locales inalámbricas que presenten principalmente trafico.
3.4.2 Protocolo de Acceso Centralizado
Un protocolo de acceso centralizado es usual en configuraciones en las que
varias estaciones inalámbricas se encuentran conectadas entre si y con alguna estación
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base que se conecta a una red de área local (LAN) este es el caso de puntos de
acceso (AP).
3.5 TOPOLOGIAS DE LAS REDES INALAMBRICAS WLAN´s
La topología de una red es la arquitectura de la red, la estructura jerárquica que
hace posible la interconexión de los equipos. IEEE 802.11 Las redes inalámbricas WiFi
contempla tres topologías ó configuraciones distintas:
Modo infraestructura o BSS. En esta configuración, además de las tarjetas
WiFi en las computadoras, se necesita disponer de un equipo conocido como
punto de acceso. El punto de acceso lleva a cabo una coordinación centralizada
de la comunicación entre los distintos terminales de la red.
Modo ad hoc o IBSS. Es una configuración en la cual sólo se necesita disponer
de tarjetas o dispositivos inalámbricos Wi-Fi en cada computadora. Las
computadoras se comunican unos con otros directamente, sin necesidad de que
existan puntos de acceso intermedios.
Modo ESS. Esta configuración permite unir distintos puntos de acceso para
crear una red inalámbrica con una amplia cobertura. Una red ESS está formada
por múltiples redes BSS. Las distintas redes BSS se pueden poner pegadas
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unas a otras para conseguir tener una continuidad de servicio en toda la red
ESS.
Figura 3.2 Ejemplo de una configuración de red en la cual se conectan diversos dispositivos.
En las modalidades BSS y ESS todas las comunicaciones pasan por los puntos de
acceso. Aunque dos terminales estén situados uno junto al otro, la comunicación entre
ellos pasará por el punto de acceso al que estén asociados. Esto quiere decir que un
Terminal no puede estar configurado para funcionar en la modalidad ad hoc (IBBS) y de
infraestructura (BSS) a la vez lo que sí se puede es configurar la terminal de distinta
forma dependiendo de lo que interese en cada momento.
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Figura 3.3 Topologías de las Redes Wi Fi.
3.5.1 Topología Infraestructura (BSS)
BSS (Basic Service Set, 'Conjunto de Servicios Básicos'). En esta modalidad se
añade un equipo llamado punto de acceso (AP o Access Point en inglés) que realiza las
funciones de coordinación centralizada de la comunicación entre los distintos terminales
de la red. Los puntos de acceso tienen funciones de buffer (memoria de
almacenamiento intermedio) y de gateway (pasarela) con otras redes. A los equipos
que hacen de pasarelas con otras redes externas se les conoce como portales. A la
modalidad BSS también se la conoce como modo infraestructura.
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Una topología de infraestructura es aquella que extiende una red LAN con cable
existente para incorporar dispositivos inalámbricos mediante una estación base,
denominada punto de acceso.
El punto de acceso une la red LAN inalámbrica y la red LAN con cable y sirve de
controlador central de la red LAN inalámbrica. El punto de acceso coordina la
transmisión y recepción de múltiples dispositivos inalámbricos dentro de una extensión
específica; la extensión y el número de dispositivos dependen del estándar de conexión
inalámbrica que se utilice y del producto.
En la modalidad de infraestructura, puede haber varios puntos de acceso para
dar cobertura a una zona grande o un único punto de acceso para una zona pequeña,
ya sea un hogar o un edificio pequeño.
El dispositivo inteligente, denominado "estación" en el ámbito de las redes LAN
inalámbricas, primero debe identificar los puntos de acceso y las redes disponibles. E
Este proceso se lleva a cabo mediante el control de las tramas de señalización
procedentes de los puntos de acceso que se anuncian a sí mismos o mediante el
sondeo activo de una red específica con tramas de sondeo.
La estación elige una red entre las que están disponibles e inicia un proceso de
autenticación con el punto de acceso. Una vez que el punto de acceso y la estación se
han verificado mutuamente, comienza el proceso de asociación.
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Figura 3.4 Topología infraestructura
La asociación permite que el punto de acceso y la estación intercambien
información y datos de capacidad. El punto de acceso puede utilizar esta información y
compartirla con otros puntos de acceso de la red para diseminar la información de la
ubicación actual de la estación en la red. La estación sólo puede transmitir o recibir
tramas en la red después de que haya finalizado la asociación.
En la modalidad de infraestructura, todo el tráfico de red procedente de las
estaciones inalámbricas pasa por un punto de acceso para poder llegar a su destino en
la red LAN con cable o inalámbrica.
El acceso a la red se administra mediante un protocolo que detecta las
portadoras y evita las colisiones. Las estaciones se mantienen a la escucha de las
transmisiones de datos durante un período de tiempo especificado antes de intentar
transmitir. Antes de transmitir, la estación debe esperar durante un período de tiempo
específico después de que la red está despejada. Esta demora, junto con la transmisión
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por parte de la estación receptora de una confirmación de recepción correcta,
representa la parte del protocolo que evita las colisiones. En esta modalidad de
infraestructura, el emisor o el receptor es siempre el punto de acceso.
Dado que es posible que algunas estaciones no se escuchen mutuamente,
aunque ambas estén dentro del alcance del punto de acceso, se toman medidas
especiales para evitar las colisiones. Entre ellas, se incluye una clase de intercambio de
reserva que puede tener lugar antes de transmitir un paquete mediante un intercambio
de tramas "petición para emitir" y "listo para emitir", y un vector de asignación de red
que se mantiene en cada estación de la red. Incluso aunque una estación no pueda oír
la transmisión de la otra estación, oirá la transmisión de "listo para emitir" desde el
punto de acceso y puede evitar transmitir durante ese intervalo.
El proceso de movilidad de un punto de acceso a otro no está completamente
definido en el estándar. Sin embargo, la señalización y el sondeo que se utilizan para
buscar puntos de acceso y un proceso de reasociación que permite a la estación
asociarse a un punto de acceso diferente, junto con protocolos específicos de otros
fabricantes entre puntos de acceso, proporcionan una transición fluida.
La sincronización entre las estaciones de la red se controla mediante las tramas
de señalización periódicas enviadas por el punto de acceso. Estas tramas contienen el
valor de reloj del punto de acceso en el momento de la transmisión, por lo que sirve
para comprobar la evolución en la estación receptora. La sincronización es necesaria
por varias razones relacionadas con los protocolos y esquemas de modulación de las
conexiones inalámbricas.
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3.5.1.1 Puntos de Acceso.
Las comunicaciones ad hoc son muy fáciles de configurar y resultan muy
interesantes cuando se necesita establecer una comunicación temporal entre dos
equipos.
Por otro lado, el modo infraestructura es el más adecuado para crear redes
permanentes, aunque sean de tan sólo dos terminales. Las razones que nos llevan a
esta conclusión son varias:
El modo infraestructura ofrece un mayor alcance que en la modalidad ad hoc.
El punto de acceso permite compartir el acceso a Internet entre todos sus
terminales. Esto permite compartir un acceso de banda ancha (por ejemplo,
ADSL o cable) entre todos los terminales que forman la red, sean dos o
cientos de ellos.
El punto de acceso permite crear redes con un mayor número de terminales.
El punto de acceso ofrece características de gestión de la comunicación que
no ofrece el modo ad hoc.
El punto de acceso, al igual que cualquier red local, permite compartir los
recursos de los terminales que forman la red (archivos, impresoras, etc.)
Recientemente ha aparecido en el mercado una alternativa al modo ad hoc
conocida como software de punto de acceso. Esto consiste en configurar las
computadoras en modo ad hoc y hacer que una de estas computadoras haga las
funciones de punto de acceso instalándole un programa especial, el software de punto
de acceso. Ya se han hecho programas de este tipo para distintos sistemas operativos.
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Se ha dado el caso de usuarios que recuperan una vieja computadora para dedicarlo
exclusivamente a trabajar como punto de acceso.
Figura 3.5 Punto de acceso (Access Point).
3.5.2 Topología Ad-Hoc (IBSS)
IBSS es el conjunto de Servicios Básicos Independientes. A esta modalidad se la
conoce también como independiente o de igual a igual (peer-to-peer en inglés). Esta
modalidad está pensada para permitir exclusivamente comunicaciones directas entre
los distintos terminales que forman la red. En una topología Ad-Hoc, los propios
dispositivos inalámbricos crean la red LAN y no existe ningún controlador central ni
puntos de acceso. Cada dispositivo se comunica directamente con los demás
dispositivos de la red, en lugar de pasar por un controlador central.
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Figura 3.6 Topología Ad-Hoc.
Esta topología es práctica en lugares en los que pueden reunirse pequeños
grupos de equipos que no necesitan acceso a otra red. Ejemplos de entornos en los
que podrían utilizarse redes inalámbricas ad hoc serían un domicilio sin red con cable o
una sala de conferencias donde los equipos se reúnen con regularidad para
intercambiar ideas.
El modo ad hoc entonces se puede decir que no tiene punto de acceso. En esta
red sólo hay dispositivos inalámbricos presentes. Muchas de las operaciones que
controla el punto de acceso, como la señalización y la sincronización, son controladas
por una estación. La red ad hoc no disfruta todavía de algunos avances como
retransmitir tramas entre dos estaciones que no se oyen mutuamente.
Cuando un medio de red nuevo se introduce en un nuevo entorno siempre
surgen nuevos retos. Esto es cierto también en el caso de las redes LAN inalámbricas.
Algunos retos surgen de las diferencias entre las redes LAN con cable y las redes LAN
inalámbricas. Por ejemplo, existe una medida de seguridad inherente en las redes con
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cable, ya que la red de cables contiene los datos. Las redes inalámbricas presentan
nuevos desafíos, debido a que los datos viajan por el aire, por ondas de radio.
Otros retos se deben a las posibilidades únicas de las redes inalámbricas. Con la
libertad de movimiento que se obtiene al eliminar los cables, los usuarios pueden
desplazarse de sala en sala, de edificio en edificio, etc., con las expectativas de una
conectividad ininterrumpida en todo momento.
Las redes siempre han tenido retos, pero éstos aumentan cuando se agrega
complejidad, tal como sucede con las redes inalámbricas. Por ejemplo, a medida que la
configuración de red continúa simplificándose, las redes inalámbricas incorporan
características y métrica que se agrega a los parámetros de configuración
3.5.2 Topología de una Red Extensa (ESS)
ESS (Extended Service Set, 'Conjunto de Servicios Extendido') es una modalidad
que permite crear una red inalámbrica formada por más de un punto de acceso. De esta
forma se puede extender el área de cobertura de la red, quedando constituida por un
conjunto de celdas pegadas unas a otras. Una red ESS está formada por múltiples
redes BSS.
La configuración ESS permite crear una red local inalámbrica con una extensa
área de cobertura. Para cubrir toda el área, se disponen de múltiples celdas BSS, cada
una de las cuales cuenta con su punto de acceso. En esta configuración, los terminales
pueden desplazarse por todo el área de cobertura sin perder la comunicación.
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La configuración ESS resulta interesante cuando se necesita cubrir una gran
área de oficinas, oficinas localizadas en distintas plantas, un espacio público o lugares
con una alta concentración de terminales donde un solo punto de acceso resulta
escaso.
Los distintos puntos de acceso que forman una red ESS se interconectan entre sí
a través de una red que, generalmente, suele ser una red cableada Ethernet. Esta
conexión sirve también para que los terminales inalámbricos puedan comunicarse con
los terminales de la red cableada.
Para que funcionen las redes ESS, deben configurarse los distintos puntos de
acceso como miembros de una misma red. Esto implica que todos deben tener el
mismo nombre de red y la misma configuración de seguridad, aunque funcionando en
distintos canales de radio. Esto último es importante porque, de otro modo, los puntos
de acceso se interferirían unos a otros impidiendo la comunicación con sus terminales.
Cuando un terminal se mueve fuera del alcance del punto de acceso con el que está
asociado originalmente, automáticamente se reasocia con un nuevo punto de acceso con el que
tenga cobertura. Esta reasociación la hace el terminal automáticamente, sin que el usuario
tenga que hacer nada. Desde el punto de vista del usuario, la conexión a una red ESS es
idéntica a la conexión a una red BSS. La única diferencia es que se dispone de una mayor
cobertura.
VELOCIDAD DISTANCIA EN INTERIOR DISTANCIA EN EXTERIOR
11 Mbps 50 metros 270 metros
5.5 Mbps 80 metros 380 metros
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2 Mbps 130 metros 430 metros
1 Mbps 160 metros 540 metros
Tabla 3.1 Relación entre distancia y velocidad con las tarjetas Wi Fi en ambientes ideales
Figura 3.7 Red inalámbrica extensa.
3.5.3 Sistema de Distribución (DS)
Es la arquitectura que se propone para interconectar distintos BSS. El access
point (AP) es el encargado de proveer acceso al DS, todos los datos que se mueven
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entre BSS y DS se hacen a través de estos AP, como los mismos son también STA,
son por lo tanto entidades direccionables
3.6 ALCANCE DE UNA RED INALAMBRICA
Cuando nos decidimos a instalar una red inalámbrica, generalmente se parte de
unas necesidades de cobertura. Pretendemos tener cobertura en toda la oficina, la
casa, el entorno empresarial o el pueblo completo. Esto quiere decir que uno de los
factores más importante de las redes inalámbricas es la cobertura. La cobertura de la
red depende tanto del alcance de los adaptadores de red ( las tarjetas Wi-Fi, en l
capítulo 4 se hablará de algunos dispositivos de red), como del de los puntos de
acceso.
Los fabricantes dicen que un punto de acceso o una tarjeta Wi-Fi llega a tener
una cobertura de cientos de metros en espacio abierto con visibilidad directa entre
terminales y sin interferencias de otros equipos que trabajen en la banda de 2,4 GHz
(microondas, teléfonos inalámbricos, etc.). Esto es cierto, pero, si se instala el punto de
acceso en el interior de una casa u oficina, el alcance puede reducirse a unos 25 a 50
metros dependiendo de los obstáculos que haya en la habitación (armarios, mesas,
etc.).
Por otro lado, la mayoría de los equipos Wi-Fi vienen equipados con un sistema
que baja automáticamente la velocidad de transmisión conforme la señal de radio se va
debilitando. Esto significa que, conforme se aumenta la distancia entre emisor y
receptor, se puede ir disminuyendo la velocidad de transmisión de datos.
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Figura 3.8 Alcance y velocidad.
Figura 3.9 Red inalámbrica de gran alcance.
Además de la distancia, en el entorno existen otros factores que pueden afectar
a la cobertura, como son las interferencias (naturales y artificiales) o las pérdidas de
propagación debido a los obstáculos. De hecho, muchas de estas condiciones del
entorno son cambiantes, por lo que en una posición puede haber cobertura en un
momento dado y no haberla unos minutos más tarde.
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3.7 INTERFERENCIA EN UNA RED EXTENSA.
Dado que 802.11b utiliza la banda de 2,4 GHz y que estas frecuencias se
encuentran en una banda abierta para usos industriales, científicos y médicos para los
que no se necesita licencia, existe el riesgo de coincidir en el uso de la frecuencia con
otros sistemas como los microondas, teléfonos inalámbricos, sistemas de televigilancia,
dispositivos bluetooth o, incluso, otras redes inalámbricas. Estos otros usos pueden
producir interferencias en las señales de radio de nuestra red. Una interferencia
consiste en la presencia no deseada de señales radioeléctricas que interrumpen el
normal funcionamiento del sistema.
Para evitar que una interferencia pueda cortar la comunicación, cuando el equipo
Wi-FI (protocolo MAC) detecta la presencia de una señal de interferencia,
automáticamente entra en un periodo de espera en la idea de que, pasado dicho
periodo, habrá pasado la interferencia. Evidentemente, esto hace que el servicio se
degrade, pero no se interrumpe.
Desde el punto de vista del usuario, es imposible evitar las interferencias
esporádicas, pero lo que sí se puede evitar son las interferencias constantes o
periódicas.
El sistema consiste en hacer pruebas de recepción de señal en la zona bajo sospecha.
Estas pruebas pueden realizarse a distintas horas del día. A veces ocurre que las
interferencias sólo se producen a la hora de la comida (microondas). Muchas de estas
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interferencias pueden evitarse sencillamente situando el punto de acceso en otro lugar,
o moviendo el terminal.
3.8 PERDIDAS DE PROPAGACION EN UNA RED EXTENSA
Desde el momento que una señal de radio sale del equipo transmisor empieza a
perder potencia por el simple hecho de propagarse. Conforme aumenta la distancia
desde el emisor, las pérdidas de señal van en aumento. Esta pérdida de señal es mayor
también cuanto mayor es la frecuencia radioeléctrica a la que se emite. Por tanto, a
mayor frecuencia, menor es el alcance de la señal.
Por otro lado, generalmente no existe una línea de visión directa entre el
transmisor y el receptor. Los obstáculos (como las paredes, los árboles, los muebles o
los cristales) que impiden dicha visibilidad directa afectan grandemente a la pérdida de
señal.
Otros de los factores que afectan negativamente a la propagación de la señal
son los ecos producidos por el rebote de la señal en los obstáculos (paredes, muebles,
etc.). El rebote produce que la señal pueda tomar distintos caminos para llegar hasta el
receptor.
Al final, lo que el receptor recibe no es una única señal, sino una señal principal y una
combinación de señales iguales (ecos) que le llegan a distinto tiempo y con distinta
potencia. A esto se le llama efecto eco. Este efecto puede producir graves
interferencias que llegan a degradar fuertemente la recepción de la señal. El efecto eco
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es más perjudicial cuanto mayor es la potencia del eco y mayor su retardo con respecto
a la señal principal.
Algunos equipos Wi-Fi disponen de sistemas como la diversidad de antenas
(tienen dos antenas), el filtrado de la señalo software de filtrado que ayudan a resolver
este problema.
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CONCLUSIONES
La capa MAC define los procedimientos que hacen posible que los distintos
dispositivos compartan el uso de este espectro radioeléctrico En las redes inalámbricas
no se puede escuchar a la vez que se transmite, porque no se pueden detectar
colisiones.
WiFi y Ethernet son dos tecnologías con características muy similares puesto
que ambas se basan en el protocolo CSMA a diferencia ethernet utiliza CD Collision
Detection y WiFi utiliza CA Collision Avoidance.
Ya que el funcionamiento esta basado en el protocolo MAC fue necesario
modificarlo y así aparece MACA y MACAW para facilitar el proceso.
Al terminar la lectura de este capítulo entonces sabes los protocolos que
permiten el funcionamiento y somos capaces de distinguir las diferencias en las
configuraciones de las redes inalámbricas, sabiendo que podemos crear una pequeña
red entre 2 o 3 computadoras o dispositivos o bien como se vera adelante hacer el
diseño utilizando AP (ver capitulo 4 ) para permitir el acceso a un mayor numero de
computadoras.
Podemos hacer una conclusión muy general donde la única manera de saber
exactamente si existe cobertura entre los componentes de a red es instalando los
equipos y haciendo pruebas de conectividad, ya que paredes, interferencias, objetos
metálicos, etc. Atenúan la señal impidiendo en ocasiones la conexión y reconocimiento
de estos equipo
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CAPITULO 4. DISPOSITIVOS DE UNA RED INALAMBRICA(WLAN´s)
La mayoría de las redes inalámbricas que hay en el mercado (sean Wi-Fi o de
otro tipo) funcionan de una manera similar: tienen unas estaciones base (puntos de
acceso) que coordinan las comunicaciones y unas tarjetas de red (adaptadores de red)
que se instalan en las computadoras y que les permiten formar parte de la red.
Antes de describir cómo instalar una red, vamos a dedicar unas páginas a
describir las características más importantes de los distintos componentes de una red
inalámbrica. En este capítulo vamos a tratar fundamentalmente los adaptadores de red
y los puntos de acceso.
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4.1 PUNTO DE ACCESO (ACESS POINT)
El punto de acceso es el centro de las comunicaciones de la mayoría de las
redes inalámbricas. El punto de acceso no sólo es el medio de intercomunicación de
todos los terminales inalámbricos, sino que también es el puente de interconexión con
la red fija e Internet
Existen dos categorías de puntos de acceso:
Puntos de accesos profesionales, diseñados para crear redes corporativas de
tamaño medio o grande. Éstos suelen ser los más caros, pero incluyen mejores
características, como son mejoras en la seguridad y una más perfecta
integración con el resto de equipos. Los líderes de este tipo de equipamiento son
Cisco, 3Com Agere/Orinoco (antiguamente conocidos como Lucent) y Nokia.
Puntos de acceso económicos dirigidos a cubrir las necesidades de los
usuarios de pequeñas oficinas o del hogar. Estos puntos de acceso ofrecen
exactamente los mismos servicios que los anteriores, con la misma cobertura y
las mismas velocidades. La diferencia se nota cuando se dispone de un gran
número de usuarios. En estos casos, los puntos de acceso profesionales ofrecen
mejores resultados, eso sí, multiplicando el precio por cuatro o cinco. Los que
más puntos de acceso de tipo económico venden son Intel, 3Com, D-Link, Agere
/Orinoco, NetGear Proxim y Linksys.
Aparte de lo anterior, cada equipo tiene sus propias características externas. Por
ejemplo, algo que diferencia claramente a unos puntos de acceso de otros es el número
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y tipo de puertos exteriores que ofrece. Existen puntos de acceso que disponen hasta
de un puerto de impresora, mientras que otros se limitan a ofrecer una conexión para
red cableada o Internet.
Por otro lado, es habitual que los puntos de acceso se utilicen también como
pasarela de conexión con otras redes (por ejemplo, con Internet). Desde este punto de
vista, es importante que se tengan en cuenta dos cosas: la primera es que nos fijemos
en las características de router del punto de acceso: DHCP, NAT o propiedades de
firewall son características que nos ayudarán en la configuración y manejo de las
comunicaciones con Internet o con otras que se va a conectar.
Figura 4.1. Distintos modelos de puntos de acceso.
En el entorno corporativo suelen coexistir una red inalámbrica, para darles
movilidad a los usuarios que la necesitan, junto con una red cableada, para darle
conectividad al resto de usuarios. Generalmente, las redes corporativas utilizan el
protocolo TCP/IP; no obstante, hay que tener en cuenta que en el mercado existen
otros protocolos como SPX/IPX, NetBIOS, LANtastic, etc. Por tanto, conviene
comprobar que el punto de acceso que se va a comprar sea compatible con el protocolo
de red cableada con el
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Por último, los equipos Wi-Fi tienen la ventaja de que tienen la garantía de
interfuncionar sin problemas de acuerdo con la norma IEEE 802.11b. Esto es así, sin
duda, en relación con los adaptadores de red; sin embargo, existe cierta
incompatibilidad en relación con los puntos de acceso. La incompatibilidad aparece a la
hora de mantener en servicio una comunicación cuando un usuario pasa del área de
cobertura de un punto de acceso al de otro. En este caso, si los puntos de acceso son
de distinto fabricante, es muy posible que se corte la comunicación. La comunicación se
podrá volver a establecer con el nuevo punto de acceso, pero no se habrá producido
una transferencia sin interrupciones, que es de lo que se trata. Para evitar este
problema, es recomendable que los puntos de acceso vecinos sean del mismo
fabricante. Además, cuando todos los dispositivos son del mismo fabricante, es posible
utilizar alguna característica adicional propietaria del fabricante. Se puede valorar si
esto merece la pena. En cualquier caso, el IEEE está trabajando para solucionar este
problema (grupo de trabajo IEEE 802.11i). Por cierto, esto no tiene nada que ver con
las tarjetas inalámbricas que se conectan a las computadoras; estas últimas sí pueden
proceder de fabricantes distintos sin problemas.
4.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS PUNTOS DE ACCESO
Los puntos de acceso son realmente unas pequeñas cajas de las que sobresalen
una o dos antenas. Algunos fabricantes se han preocupado incluso de darles una forma
estilizada que se salga de la forma típica de caja. Aunque la estética exterior de la caja
pueda parecer un hecho sin importancia, en las redes para el hogar puede ser un punto
a valorar. Por otro lado, a veces la estética es algo más que las apariencias. Unos
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puntos de acceso incluyen útiles para poderlos soportar en la pared o en el techo,
mientras que otros carecen de este tipo de accesorios. En cualquier caso, en su interior
podemos encontrar lo mismo:
Un equipo de radio (de 2,4 GHz, en el caso de 802.11b o 5 GHz, en el caso
de 802.11a)
Una o dos antenas(que pueden o no apreciarse exteriormente)
Un software de gestión de las comunicaciones
Puertos para conectar el punto de acceso a Internet o a la red cableada
4.2.1 LA RADIO
El objetivo principal de los puntos de acceso es comunicarse con los terminales vía
radio. Por tanto, lo principal de los puntos de acceso es su equipamiento de radio. Este
equipamiento viene integrado en un conjunto de chips electrónicos conocidos como
chipsets. Aunque en el mercado existen muchos fabricantes de puntos de acceso, son
muchos menos los que fabrican chipsets. Dos de los principales fabricantes de chipsets
Wi-Fi son Lucent e Intersil.
Desde el punto de vista del usuario, el funcionamiento de los distintos chipsets es
idéntico. Además, entre ellos deben ser compatibles. No obstante, la teoría de la
compatibilidad trae sorpresas a veces, por lo que resulta recomendable comprar
equipos (puntos de acceso y tarjetas inalámbricas) que utilicen chipsets del mismo
fabricante. La única forma de estar seguros de esto es comprar todo el equipamiento
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del mismo fabricante. Esto puede ser un contrasentido desde el punto de vista de la
compatibilidad de la marca Wi-Fi, pero tiene sus ventajas prácticas.
4.2.2 LOS PUERTOS
Los puntos de acceso necesitan disponer de puertos para poderse conectar con
una red local cableada y con Internet. Para conseguir esto, los puntos de acceso suelen
traer uno o más puertos 10/100 Base-T (RJ-45). No obstante, las posibilidades de
conectividad de los puntos de acceso no acaban aquí; dependiendo del modelo, nos
podemos encontrar los siguientes puertos:
Figura 4.2. Ejemplo de puertos de un punto de acceso
Un puerto especial para conectarse a un hub o switch de red de área local
Ethernet (uplinkport).
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Disponer internamente de un hub, por lo que ofrecen de dos a cuatro puertos
exteriores para conectarles los equipos de red Ethernet de que disponga el
usuario. Esto es ideal para el hogar o la pequeña oficina ya que evita la
necesidad de disponer de un hub o switch independiente. En cualquier caso,
si se necesitase de más de cuatro puertos, siempre se puede comprar otro
hub y conectarlo al punto de acceso para extender la red.
Un puerto serie RS-232 para que se le pueda conectar un módem de red
telefónica (RTB o RDSI). Esta conexión a Internet a 56 Kbps o 64 Kbps
puede ser utilizada como acceso principal a Internet o como acceso de
seguridad en el caso de que falle la conexión de banda ancha (ADSL o cable
módem).
Un puerto paralelo o USB para conectarle una impresora. Esto permite
compartir una impresora sin la obligación de tener una computadora
encendido para poder mantener disponible la impresora. Además, la
impresora no le ocuparía recursos a ninguna computadora.
Puerto para conectarle una antena exterior que le provea de un mayor
alcance. En el mercado existe una gran variedad de antenas externas que
pueden dar respuesta a muchas necesidades distintas. Si se necesita que el
punto de acceso ofrezca cobertura a una distancia superior a unos 100
metros, es importante contar con un punto de acceso que disponga de un
conector de este tipo.
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4.3 GESTIÓN DEL PUNTO DE ACCESO
Los puntos de acceso ofrecen determinadas características que son
configurables, como son las opciones de seguridad o de gestión de la red. La mayoría
permiten llevar a cabo esta configuración a través de una interfaz basada en páginas
web. Para hacer uso de esto, sólo se necesita instalar el software que incluye el punto
de acceso.
No obstante, es importante saber que algunos puntos de acceso no utilizan una
interfaz web, sino que requieren de la introducción directa de líneas comandos (lo que
se conoce como CLI, Command Line Interface, 'Interfaz de Línea de Comandos') o,
incluso, requieren de un sistema operativo particular. Por ejemplo, Airport Base Station
de Apple requiere disponer de una computadora con sistema operativo Mac. En
cualquier caso, siempre es buena idea asegurarse de que el punto de acceso es
compatible con nuestro sistema operativo.
4.4 ADAPTADORES INALÁMBRICOS DE RED
Los adaptadores de red son las tarjetas o dispositivos que se conectan a las
computadoras para que puedan funcionar dentro de una red inalámbrica. Estos equipos
pueden recibir también el nombre de tarjetas de red o interfaces de red. De hecho, en
inglés se conoce como NIC (Network Interface Cards, 'Tarjetas Interfaces de Red') a
cualquier tarjeta instalable o conectable a una computadora que sirve para integrarlo en
una red, sea ésta cableada o inalámbrica.
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Los adaptadores de red son fundamentalmente unas estaciones de radio que se
encargan de comunicarse con otros adaptadores (modo ad hoc) o con un punto de
acceso (modo infraestructura) para mantener a la computadora al que están
conectados dentro de la red inalámbrica a la que se asocie.
Como todos los equipos de radio, los adaptadores de red necesitan una antena.
Ésta suele venir integrada dentro del propio adaptador sin que externamente se note.
Algunos adaptadores, sin embargo, permiten identificar claramente su antena. En
cualquier caso, la mayoría de los adaptadores incluyen un conector para poder disponer
una antena externa. Este tipo de antenas aumentan grandemente el alcance del
adaptador.
4.5 TIPOS DE ADAPTADORES DE RED
Al igual que desde hace tiempo viene siendo normal encontrar computadoras que
incluyen de fábrica una puerto Ethernet RJ45, recientemente están apareciendo en el
mercado algunas computadoras portátiles que ya tienen integrado un adaptador de red.
Actualmente, existen los siguientes tipos de adaptadores inalámbricos de red:
Tarjetas PCMCIA. Éstas son tarjetas que tienen un tamaño similar al de una
tarjeta de crédito (realmente como un 30% más larga) y que se insertan en los
puertos PCMCIA (PC carel) de tipo II que suelen incorporar la mayoría de los
computadoras portátiles. Las computadoras de sobremesa no suelen contar con
puertos PCMCIA.
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Tarjetas PCI o ISA. Las computadoras de sobremesa no suelen disponer de
ranuras PCMCIA. De lo que sí disponen son de ranuras PCI o ISA donde se
pueden instalar todo tipo de tarjetas de periféricos, entre las que están las
tarjetas Wi-Fi. No obstante, lo cierto es que no es fácil encontrar en el mercado
este tipo de tarjetas Wi-Fi. La solución alternativa consiste en instalar tarjetas
conversoras de PCI o ISA a PCMCIA. Estos conversores son tarjetas PCI o ISA
que se insertan en una ranura interna de la computadora y que ofrecen un puerto
PCMCIA al exterior. El precio de estos adaptadores es de unos 40 euros.
Evidentemente, adicionalmente haría falta disponer de la tarjeta PCMCIA.
Unidades USB. Se trata de unidades inalámbricas que se conectan a la
computadora (portátil o sobremesa) mediante un puerto USE. Estas unidades
son más propias de las computadoras de sobremesa, ya que evitan tener que
instalar en su interior un adaptador de tarjeta PCMCIA. No obstante, son válidas
para todo tipo de computadoras. Si la computadora ya tiene ocupados todos sus
puertos USB (por ejemplo, porque se está utilizando para el teclado, la
impresora, etc.), en el mercado existen multiplicadores de puertos USB que
permiten sacar cuatro puertos de donde había uno.
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Figura 4.4. Distintos tipos de adaptadores de red PCMCIA
4.5.1 TARJETAS PCMCIA
Uno de los problemas que tenían antiguamente las computadoras portátiles era
que difícilmente podían ampliarse en sus prestaciones. Para instalarle una tarjeta de
red o un módem a una computadora de sobremesa, bastaba con añadir en su interior la
tarjeta correspondiente (ISA, PCI, etc.). El interior de los portátiles, sin embargo, estuvo
completamente cerrado hasta que aparecieron unos puertos especiales conocidos
como PCMCIA (Personal Computer Memory Card lnternational Association, 'Asociación
Internacional de Tarjetas de Memoria para Computadoras Portátiles'). En inglés se la
conoce más coloquialmente como PC Card (tarjeta de Pe).
Los puertos PCMCIA son una especie de ranura en la que se pueden insertar
unas tarjetas del tamaño de una de crédito. Estas tarjetas quedan insertadas en el
interior de la ranura, por lo que la computadora portátil no pierde su integridad y fácil
portabilidad. En el mercado existen muchos tipos de tarjetas PCMCIA: módem, tarjetas
de red Ethernet, discos duros, etc.
Las tarjetas PCMCIA las crearon en 1989 una asociación de fabricantes de
equipos con el propósito inicial de desarrollar una norma hardware y software para
tarjetas de memoria intercambiables (de ahí su nombre). No obstante, la idea fue tan
buena que se ha utilizado para todo tipo de periféricos.
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Todas las tarjetas PCMCIA tienen un ancho de 54 milímetros, siendo su largo
variable, pero con un mínimo de 85,6 milímetros. El hecho de ser variable se debe a
que algunas tarjetas necesitan sobresalir hacia el exterior para mostrar algún tipo de
conector, una antena o, simplemente, porque necesitan más espacio.
En cuanto al grosor de las tarjetas existen tres tipos: las tarjetas tipo I con un
grosor de 3,3 milímetros (utilizadas, por ejemplo, para ampliaciones de memoria), las de
tipo 11 con un grosor de 5 milímetros (son las habituales en los adaptadores de red
inalámbricos) y las de tipo III con un grosor de 10,5 milímetros (utilizadas, por ejemplo,
por los discos duros).
Por una razón exclusivamente de espacio, cada tarjeta requiere su propio tipo de
ranura en la computadora. Esto quiere decir que una ranura de tipo III admite cualquier
tipo de tarjeta, mientras que una ranura de tipo I sólo admite tarjetas de este tipo. El
tamaño más habitual de las tarjetas es el de tipo 11.
Aparte del tamaño y del peso, otra de las características que aportan las tarjetas
PCMCIA es su bajo consumo de energía y ser resistentes a los golpes típicos de los
dispositivos móviles.
Por cierto, los adaptadores Wi-Fi PCMCIA suelen ser de tipo TI (con bus de 32
bits tipo Card Bus) y la mayoría de las computadoras portátiles incluyen una o dos
ranuras PCMCIA de este tipo. Si se tiene una computadora muy antigua, se debe
comprobar si admite este tipo de tarjetas antes de comprar el adaptador.
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4.5.2 ADAPTADORES PCI E ISA
Las computadoras de sobremesa no suelen incluir ranuras PCMCIA. Estas
computadoras disponen de suficiente espacio interior como para admitir la instalación
de nuevos periféricos a base de tarjetas tipo PCI (Peripheral Components Interconnect,
'Interconexión de Componentes Periféricos') o ISA (Industry Standard Architecture,
'Arquitectura Normalizada de la Industria'). Este tipo de tarjetas es más barato que las
tarjetas PCMCIA, aunque también son mayores en tamaño y de instalación algo más
compleja. Lo curioso en este caso es que difícilmente se encuentran en el mercado
adaptador inalámbricos de red de tipo PCI o ISA. El motivo quizás sea que las mayores
prestaciones de las redes inalámbricas se consiguen con una computadora portátil (por
aquello de la movilidad), así que el mayor mercado de adaptadores de red está hoy por
hoy en el de las tarjetas PCMCIA, siendo relativamente pequeño el de las tarjetas PCI o
ISA.
Pues con adaptadores USB o utilizando una tarjeta conversora de PCI o ISA a
PCMCIA. Una tarjeta conversora de PCI o ISA a PCMCIA es una tarjeta que se instala
en el interior de la computadora en una de las ranuras PCI o ISA disponibles y que
ofrece al exterior una ranura PCMCIA (generalmente de tipo II o III). Dicho de otra
manera, este conversor le añade una ranura PCMCIA a la computadora.
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Figura 4.5. Adaptador de red PCI y conversor PCI a PCMCIA
Las tarjetas convertidoras de este tipo suelen ser baratas, pero a este precio hay
que añadirle el precio de la propia tarjeta PCMCIA, por lo que la conexión a la red
inalámbrica de la computadora de sobremesa pasa a ser algo más cara que la de la
computadora portátil.
El mayor inconveniente que presentan los dispositivos PCI e ISA es que
requieren ser instalados en el interior de la computadora. Por tanto, hay que abrir la
computadora. Adicionalmente, incluso los que anuncian ser Plug&Play (tipo conectar y
funcionar) finalmente requieren que se les instale el software de los controladores.
Si se tiene una computadora que dispone tanto de ranuras PCI como ISA,
siempre es más aconsejable utilizar las de tipo PCI. Éstas suelen dar menos problemas
de instalación y requieren menos recursos del sistema (una sola IRQ frente a las dos
que requiere ISA). No hay más que pensar que ISA es un estándar de principios de los
años ochenta, mientras que PCI es de principios de los años noventa (1993,
exactamente). PCI fue desarrollado por Intel como competidor al que poco antes se
había convertido en el primer estándar de bus local, el estándar VESA (Video
Electronics Standard Association, Asociación para la Normalización de la Electrónica de
Vídeo). La principal novedad que trajo PCI fue el ser el primer sistema que permitía lo
que se vino a llamar Plug&Play (conectar y funcionar).
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Por cierto, ISA, también conocido como bus AT, puede transmitir información a
una velocidad máxima de 16MBps, mientras que PCI puede llegar a 528 Mbps.
4.5.3 ADAPTADORES USB
USB (Universal Serial Bus, 'Bus Serie Universal') es un nuevo puerto de
comunicaciones que se diseñó para poder mejorar la forma en cómo los periféricos se
conectaban a las computadoras. Hasta que apareció USB en 1993, las únicas
posibilidades de conectar un periférico a una computadora eran mediante el puerto
serie o el puerto paralelo (además del puerto del teclado/ratón y el puerto de juego). El
inconveniente mayor con estos puertos es que sólo se podían conseguir velocidades de
transmisión de 115 Kbps. Adicionalmente, las computadora sólo disponían de un puerto
paralelo y dos series, con lo que el número de dispositivos a conectar se reducía a tres;
además, son puertos que no le permiten a la computadora reconocer automáticamente
el dispositivo que tienen conectado, ni alimentarlos a través del propio puerto.
USB vino a traer las siguientes ventajas:
No hace falta apagar la computadora para conectar o desconectar un periférico.
La computadora reconoce automáticamente los periféricos que se conectan
mediante USB. Si es preciso, instalan automáticamente los controladores
necesarios para hacerla funcionar adecuadamente.
Ofrecen una alta velocidad de transferencia de datos: hasta 12Mbps.
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Permite conectar hasta 127 dispositivos USB. Incluso, aunque la computadora
disponga de un solo puerto, basta con instalar un multiplicador de puertos (un
hub) para disponer de más puertos USB.
Ofrece alimentación eléctrica a los periféricos a través del .propio conectar USB
(hasta 500 mA).
Los periféricos USB pueden apagarse automáticamente cuando detectan que no
se están utilizando.
Los periféricos USB se instalan automáticamente, sin necesidad de abrir la
computadora.
Figura 4.6. Adaptadores de red USB
Todo lo anterior ha hecho que los periférico s USB hayan ido desplazando poco
a poco al resto de periféricos del mercado, hasta el punto de que ya existen
computadoras que no disponen de puertos serie ni paralelo, sino sólo puertos USB. Hoy
en día, prácticamente todos los tipos de periféricos ofrecen la posibilidad de ser
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conectados a la computadora a través de un puerto USB: impresoras, módem,
escáneres, cámaras, discos duros, etc. El caso de los adaptadores de red inalámbricos
no iba a ser menos. Desde el punto de vista de los adaptadores de red inalámbrica,
USB ofrece la ventaja de poder compartir el adaptador entre diferentes computadora
según se necesite. Como instalar el adaptador es tan fácil como conectarlo al puerto
USB, si una computadora necesita conectarse a la red, se le enchufa el adaptador y
listo. Cuando no lo necesite, con desenchufarlo del puerto USB se tiene bastante.
Otras de las ventajas es que el adaptador puede reorientarse con respecto al
punto de acceso para buscar una mejor cobertura, sin tener que mover la computadora.
El único inconveniente de los adaptadores USB es que son dispositivos externos a la
computadora. No quedan integrados dentro de él como lo hacen los adaptadores
PCMCIA, PCI o ISA.
4.5.4 ADAPTADORES PARA PDA
Un PDA es una pequeña computadora que cabe en la palma de la mano; de
hecho, en inglés también se les conoce como PalmPC, literalmente,'PC de la palma de
la mano', y el PDA más vendido es el Palm Pilot de 3Com. Es cierto que también se les
conoce como PocketPC (PC de bolsillo) o como HandHeld PC (PC de mano).
Debido a su pequeño tamaño, los PDA pueden llevarse siempre con uno, por lo
que suelen incluir aplicaciones que, de alguna manera, son asistentes personales de su
usuario: agenda de direcciones, agenda de actividades, lista de tareas, juegos, etc. No
obstante, un PDA puede utilizarse también como herramienta de comunicación: permite
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acceder a Internet, ver páginas web, gestionar correos electrónicos, etc. De hecho, las
nuevas PDA incluyen versiones reducidas de programas de gestión tan conocidos
como Microsoft Word, Excel, etc. En definitiva, un PDA es una pequeña computadora
de gran utilidad debido precisamente a su pequeño tamaño.
Habitualmente, un PDA se conecta a Internet a través de una computadora
personal. Los correos se escriben en el PDA, pero no se transmiten (o reciben) hasta
que no se conectan mediante un cable (o infrarrojos) a la computadora personal con el
que se ha asociado previamente. También existe la posibilidad de conectarle un módem
especial al PDA y acceder directamente a Internet a través de un proveedor de acceso
(vía llamada telefónica). En este sentido, han aparecido más recientemente en el
mercado equipos PDA que incluyen en su interior un terminal móvil, o teléfonos móviles
que incluyen en su interior las capacidades de los PDA.
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Figura 4.7. Adaptadores de red para PDA
Cualquiera de las soluciones anteriores tiene un inconveniente y es que no
permite que el PDA esté conectado a Internet permanentemente, al menos, sin pagar
unas altas tarifas por las llamadas telefónicas (del móvil o del fijo). Por otro lado, salvo
en el caso del PDA con móvil (con alto coste en llamadas), el PDA siempre estará
conectado por cable para intercambiar sus datos con la computadora asociada o
conectarse a Internet. Pues bien, las redes inalámbricas le ofrecen al PDA la posibilidad
de liberarse de las ataduras del cable.
En el mercado existen módulos adaptadores de red inalámbrica para los
principales modelos de PDA: 3Com, Compaq, HP, Casio, etc. A la hora de comprar uno
de estos dispositivos, es conveniente asegurarse de que es el adecuado para el modelo
concreto de PDA de que se dispone. Estos módulos suelen ser tarjetas de tipo Compact
Flash con una pequeña antena exterior.
4.6 COMPATIBILIDAD CON LOS SISTEMAS OPERATIVOS
Los adaptadores de red, como el resto de periféricos, para su correcto
funcionamiento necesitan instalar un pequeño software que se conoce como
controlador de dispositivo (driver en inglés). Este software es específico de cada
sistema operativo y se instala, de forma automática o manual, cuando se instala el
adaptador o cuando se conecta a la computadora por primera vez.
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Figura 4.8. Equipo Wi-Fi bridge
Los sistemas operativos suelen disponer de los controladores de dispositivos de
los periféricos más comunes del mercado. En muchos casos, es suficiente conectar el
adaptador a la computadora y automáticamente se instala todo lo necesario. Sin
embargo, en otras ocasiones, el sistema operativo no dispone del controlador
adecuado. Para estos casos, el fabricante suele incluir un CD con el adaptador que
contiene los controladores para los principales sistemas operativos. Incluso puede
incluir un programa instalador del controlador. Si no se dispusiese de este CD, también
se puede acceder a la página web del fabricante del equipo para intentar conseguirlo.
4.7 BRIDGES
Un bridge ('puente') es un dispositivo que interconecta dos redes. Una vez
interconectadas, los equipos de una red pueden ver y comunicarse con los equipos de
la otra red como si todos formaran parte de la misma red. La mayoría de los puntos de
acceso hacen las funciones de bridges al poder interconectar una red local cableada
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con la red inalámbrica. Esto hace posible que las computadoras de la red inalámbrica
utilicen las impresoras de la red cableada o accedan a los archivos de cualquiera de
sus computadoras.
No obstante, existe un equipo conocido como bridge inalámbrico (Wireless
Bridge) que es algo distinto de un punto de acceso. Un bridge inalámbrico interconecta
dos redes remotas (cableadas o no) mediante una conexión inalámbrica. Estas dos
redes pueden ser interconectadas también mediante cable, pero los bridges
inalámbricos evitan la necesidad de tener que instalar o alquilar el cable.
4.8 EL SOFTWARE
Para instalar y hacer funcionar una red inalámbrica, no hace falta más que el
software que viene incluido con el propio equipamiento. Como mucho, es posible que
haga falta acceder a la web del fabricante de algún adaptador de terminal para bajarse
el controlador de dispositivo necesario para nuestro sistema operativo. Por tanto, la
necesidad del software no viene por hacer funcionar la red, sino por conseguir unas
características de gestión más adecuada a nuestras necesidades.
En el mercado existe una variedad de software muy útil para analizar y gestionar
la red inalámbrica. Entre otras cosas, este software sirve para identificar posibles
huecos en a seguridad de la red o para identificar redes activas en el entorno. Esto
quiere decir que el software sirve tanto para piratear las redes de otros como para
asegurar la nuestra.
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Lo cierto es que todavía queda mucho por hacer en cuanto a software de análisis
gestión de redes inalámbricas; no obstante, actualmente ya se puede encontrar alguna
buena herramienta, incluso de tipo freeware (gratuita) o shareware (probar antes de
comprar).
4.9 CARACTERISTICAS PARA ELEGIR UN SISTEMA INALAMBRICO
Son varios los factores a considerar a la hora de comprar un sistema inalámbrico
para la instalación de una red LAN. Algunos de los aspectos a tener en cuenta son los
siguientes:
COBERTURA: La distancia que pueden alcanzar las ondas de Radiofrecuencia (RF) o
de Infrarrojos (IR) es función del diseño del producto y del camino de propagación,
especialmente en lugares cerrados. Las interacciones con objetos, paredes, metales, e
incluso la gente, afectan a la propagación de la energía. La mayor parte de los sistemas
de redes inalámbricas usan RF porque pueden penetrar la mayor parte de lugares
cerrados y obstáculos. El rango de cobertura de una LAN inalámbrica típica va de 30m.
a 100m.
RENDIMIENTO: Depende de la puesta a punto de los productos así como del nº de
usuarios, de los factores de propagación, y del tipo de sistema inalámbrico utilizado.
INTEGRIDAD, FIABILIDAD Estas tecnologías para redes inalámbricas se han probado
durante más de 50 años en sistemas comerciales y militares. Aunque las interferencias
de radio pueden degradar el rendimiento éstas son raras en el lugar de trabajo. Los
robustos diseños de las probadas tecnologías para LAN inalámbricas y la limitada
distancia que recorren las señales, proporciona conexiones que son mucho más
robustas que las conexiones de teléfonos móviles y proporcionan integridad de datos de
igual manera o mejor que una red cableada.
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COMPATIBILIDAD La mayor parte de LANs inalámbricas proporcionan un standard de
interconexión con redes cableadas como Ethernet o Token Ring. Los nodos de la red
inalámbrica son soportados por el sistema de la red de la misma manera que cualquier
otro nodo de una red LAN, aunque con los drivers apropiados. Una vez instalado, la red
trata los nodos inalámbricos igual que cualquier otro componente de la red.
INTEROPERATIVIDAD Los consumidores deben ser conscientes de que los sistemas
inalámbricos de redes LAN de distintos vendedores pueden no ser compatibles para
operar juntos. Tres razones:
1. Diferentes tecnologías no ínter operarán. Un sistema basado en la
tecnología de Frecuencia esperada (FHSS), no comunicará con otro basado en
la tecnología de Secuencia directa (DSSS).
2. Sistemas que utilizan distinta banda de frecuencias no podrán
comunicarse aunque utilicen la misma tecnología.
3. Aún utilizando igual tecnología y banda de frecuencias ambos
vendedores, los sistemas de cada uno no comunicarán debido a diferencias de
implementación de cada fabricante.
INTERFERENCIAS La naturaleza en que se basan las redes inalámbricas implica que
cualquier otro producto que transmita energía a la misma frecuencia puede
potencialmente dar cierto grado de interferencia en un sistema LAN inalámbrico. Por
ejemplo los hornos de microondas, pero la mayor parte de fabricantes diseñan sus
productos teniendo en cuenta las interferencias por microondas. Otro problema es la
colocación de varias redes inalámbricas en lugares próximos. Mientras unas redes
inalámbricas de unos fabricantes interfieren con otras redes inalámbricas, hay otras
redes que coexisten sin interferencia. Este asunto debe tratarse directamente con los
vendedores del producto.
LICENCIAS En los Estados Unidos, La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC),
gobierna la radio-transmisión, incluida la empleada en las redes inalámbricas. Otras
naciones tienen sus correspondientes agencias reguladoras o ministerios. Típicamente
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las redes inalámbricas se diseñan para operar en porciones del espectro de radio donde
el usuario final no necesita una licencia FCC para utilizar las ondas de radio
SIMPLICIDAD Y FACILIDAD DE USO: La naturaleza inalámbrica de la red es
transparente al usuario, las aplicaciones trabajan de igual manera que lo hacían en una
red cableada, Los productos de una LAN inalámbrica incorporan herramientas de
diagnóstico para dirigir los problemas asociados a los elementos inalámbricos del
sistema. Las LAN inalámbricas simplifican muchos de los problemas de instalación y
configuración que atormentan a los que dirigen la red. Ya que únicamente los puntos de
acceso de las redes inalámbricas necesitan cable, ya no es necesario llevar cable hasta
el usuario final. La falta de cable hace también que los cambios, extensiones y
desplazamientos sean operaciones triviales en una red inalámbrica. Finalmente, la
naturaleza portable de las redes inalámbricas permite a los encargados de la red
preconfigurar ésta y resolver problemas antes de su instalación en un lugar remoto
SEGURIDAD: Puesto que la tecnología inalámbrica se ha desarrollado en aplicaciones
militares, la seguridad ha sido uno de los criterios de diseño para los dispositivos
inalámbricos. Normalmente se suministran elementos de seguridad dentro de la LAN
inalámbrica, haciendo que estas sean más seguras que la mayor parte de redes
cableadas. Es muy complicado que los receptores no sintonizados escuchen el tráfico
que se da en la LAN. Complejas técnicas de encriptado hacen imposible para todos,
incluso los más sofisticados, acceder de forma no autorizada al tráfico de la red.
COSTOS: La instalación de una LAN inalámbrica incluye los costos de infraestructura
para los puntos de acceso y los costos de usuario par los adaptadores de la red
inalámbrica. Los costos de infraestructura dependen fundamentalmente del número de
puntos de acceso desplegados. El número de puntos de acceso depende de la
cobertura requerida y del número y tipo de usuarios. El área de cobertura es
proporcional al cuadrado del rango de productos adquirido.
ESCALABILIDAD: Las redes WLAN pueden ser diseñadas para ser extremadamente
simples o bastante complejas. WLAN's pueden soportar un amplio número de nodos y/o
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extensas áreas físicas añadiendo puntos de acceso para dar energía a la señal o para
extender la cobertura.
4.10 SEGURIDAD EN LAS REDES INALAMBRICAS.
En los inicios de la tecnología inalámbrica, los procedimientos y mecanismos de
seguridad eran tan débiles que podía ganarse acceso con relativa facilidad hacia redes
WLAN de compañías desde la calle.
Existe el término “wardriving”, que se refiere a la acción de recorrer una ciudad
para buscar la existencia de redes inalámbricas y ganar acceso a ellas. En la
actualidad, existen técnicas más sofisticadas y complejas, las cuales fortalecen los
inconvenientes de los mecanismos WLAN y ayudan a mantener la confidencialidad y
resistencia ante los ataques dirigidos hacia este tipo de redes.
El estándar inalámbrico 802.11 original incorpora encriptación y autenticación
WEP (Privacidad Equivalente a Cable). Sin embargo, en el 2001 se publicaron artículos
que comunicaban las deficiencias que enfrentaba dicho mecanismo. Al interceptar y
decodificar los datos transmitidos en el aire, y en cuestión de horas en una red WLAN
con tráfico intenso, la clave WEP puede ser deducida y se puede ganar acceso no
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autorizado. Esta situación desencadenó una serie de acciones por parte del IEEE y de
la industria para mejorar la seguridad en las redes de tecnología inalámbrica.
La seguridad WLAN abarca dos elementos: el acceso a la red y la protección de
los datos (autenticación y encriptación, respectivamente). Las violaciones a la seguridad
de la red inalámbrica, generalmente, vienen de los puntos de acceso no autorizados,
aquéllos instalados sin el conocimiento de los administradores de la red, o que operan
con las funcionalidades de protección deshabilitadas .
Estos “hoyos” en la seguridad, pueden ser aprovechados por personal no
autorizado (hackers), que en caso de que logren asociarse con el punto de acceso,
ponen en riesgo no únicamente la infraestructura inalámbrica, sino también la red
alámbrica a la cual se conecta. La tabla siguiente contiene los mecanismos de
seguridad usados en redes WLAN, así como las ventajas y desventajas de cada uno de
ellos.
Mecanismo de
seguridad
Descripción
Especificación original
802.11
Utiliza tres mecanismos para proteger las redes WLAN:
SSID (Identificador de Servicio): es una contraseña simple
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que identifica la WLAN. Los clientes deben tener configurado
el SSID correcto para acceder a la red inalámbrica. El uso del
SSID como método único de control de acceso a la
infraestructura es peligroso, porque típicamente no está bien
asegurado; comúnmente el punto de acceso está configurado
para distribuir este parámetro en su señal guía (beacon).
Filtrado con dirección MAC (Control de Acceso al Medio):
restringe el acceso a computadoras cuya dirección MAC de
su adaptador está presente en una lista creada para cada
punto de acceso en la WLAN. Este esquema de seguridad se
rompe cuando se comparte o se extravía el adaptador
inalámbrico.
WEP (Privacidad Equivalente a Cable): es un esquema de
encriptación que protege los flujos de datos entre clientes y
puntos de acceso como se especifica en el estándar 802.11.
Aunque el soporte para WEP es opcional, la certificación Wi-
Fi exige WEP con llaves de 40 bits. El estándar recomienda
dos esquemas para definir las llaves WEP. En el primer
esquema, un conjunto de hasta cuatro llaves establecidas es
compartido por todas las estaciones (clientes y puntos de
acceso). El problema con estas llaves es que cuando se
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distribuyen ampliamente, la seguridad se ve comprometida.
En el segundo esquema cada cliente establece una relación
de llaves con otra estación. Este método ofrece una
alternativa más segura, porque menos estaciones tienen las
llaves, pero la distribución de las mismas se dificulta con el
incremento en el número de estaciones.
802.1X
Para contrarrestar los defectos de la seguridad WEP, el IEEE
creó el estándar 802.1X. Se trata de un mecanismo de
seguridad diseñado para proporcionar acceso controlado
entre dispositivos inalámbricos clientes, puntos de acceso y
servidores. Emplea llaves dinámicas en lugar de llaves
estáticas usadas en la autenticación WEP, y requiere de un
protocolo de autenticación para reconocimiento mutuo. Es
necesario un servidor que proporcione servicios de
autenticación remota de usuarios entrantes (RADIUS,
Servicio Remoto de Autenticación de Usuarios Entrantes).
WPA
(Wi-Fi Protected Access)
Contiene los beneficios de encriptación del protocolo de
integridad de llave temporal (TKIP, Protocolo de Llaves
Integras –Seguras– Temporales).
TKIP fue construido tomando como base el estándar WEP,
además está diseñado y analizado con detalle por
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importantes criptógrafos para reforzar la protección ofrecida
en las redes WLAN. También emplea 802.1X como método
de autenticación en conjunto, con uno de los protocolos EAP
estándar disponibles. EAP (Protocolo de Autenticación
Extensible) es un protocolo punto a punto que soporta
múltiples métodos de autenticación.
Debido a que la tecnología WLAN se basa en transmisión
sobre ondas de radio, con cobertura en áreas que pueden ser
ambientes públicos o privados, se han tomado en cuenta
importantes consideraciones acerca de la seguridad en la
red; las actividades están dirigidas por la especificación de
seguridad WPA (Acceso de Protección Wi-Fi) desarrollada
por el IEEE en conjunto con la alianza Wi-Fi.
Esta especificación proporciona una mayor encriptación de
datos para corregir las vulnerabilidades de seguridad WEP,
además de añadir autenticación de usuarios nevos.
Tabla 4.1 Mecanismos de seguridad para redes WLAN
CONCLLUSIONES
Como podemos observar existen una gran variedad de dispositivos que hacen
posible la comunicación inalámbrica, estos dispositivos nos facilitan acceder a los
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diferentes recursos con los que cuenta la red. Cada uno de estos dispositivos actúan
como un complemento a cada una de las computadoras que integran la red a fin de
proporcionar el medio adecuado para que exista conexión, ya sean estos tarjetas PCI o
adaptadores USB, tendremos la garantía según las características de una excelente
conexión.
Así mismo hemos visto que es necesario contar con cierto nivel seguridad, para
esto se han desarrollado protocolos de seguridad con el fin de evitar que hackers o
usuarios malintencionados tengan acceso a nuestra red e información y así garantizar
el óptimo funcionamiento.
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CAPITULO 5. IMPLEMENTACION DE UNA RED INALAMBRICA DE AREA LOCAL
En este capitulo explicaremos como se lleva a cabo la instalación, configuración
y compartición de recursos en una red inalámbrica de área local. Para esto,
propondremos la implementación en las instalaciones de una empresa la cual cuenta
con una red cableada, pero que necesita expansión para ofrecer mas accesibilidad
tanto a la intranet y como a la internet, esto es posible mediante una red con puntos de
acceso o de modo infraestructura.
La utilización de puntos de acceso es conveniente cuando se pretende crear una
red permanente, aunque sea con pocas terminales, cuando se desea disponer de una
amplia área de cobertura o crear una red inalámbrica con muchos usuarios. Dicho de
otra forma, salvo que se vaya a realizar una comunicación esporádica entre dos o
algunos más ordenadores o se disponga de muy poco presupuesto, el modo normal de
configuración de las redes inalámbricas Wi-Fi es con puntos de acceso.
Otras de las ventajas de los puntos de acceso es que permiten interconectar la red
inalámbrica con una red local cableada e Internet. Para ello, los puntos de acceso
disponen de equipos de radio y antena para comunicarse con sus ordenadores
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inalámbricos y de puertos Ethernet (10/100 Base T, RJ45) para comunicarse con la red
cableada.
5.1 ANÁLISIS PARA LA INSTALACIÓN DE UNA RED DE AREA LOCAL INALAMBRICA EN UNA EMPRESA.
Para este análisis nos encontramos con una infraestructura de sistemas internos
muy grande, a la cual se dirigirá la mayoría de las comunicaciones. El acceso a Internet
será muy amplio, basándose sobre todo en el uso del correo electrónico.
Vamos a suponer que en la empresa disponemos de 50 computadoras repartidas
por diferentes plantas y con un área física a cubrir mayor que en los casos anteriores.
La seguridad dentro de las comunicaciones será un aspecto crítico. Se aconseja el uso
de VPNs (Redes Privadas Virtuales).
Disponemos de una infraestructura básica de comunicaciones "tradicional"
mediante el uso de una red Ethernet 100, a la que conectaremos PA, Routers 802.11g.
Aunque aún no está estandarizada por el IEEE, la especificación 802.11g parece
que va a ser el futuro de este tipo de redes. En este caso el costo de los puntos de
acceso y TRs no va a ser un punto crítico, por lo que se recomienda fuertemente la
compra de los mismos a marcas de reconocido prestigio como por ejemplo CISCO,
3COM, etc.
Hay que tener en cuenta que tratándose de una empresa, podríamos llegar a
tener puntos con una gran demanda de ancho de banda y otros con muy poca.
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Se realiza una investigación sobre cuáles son los puntos donde haya más
concentración de máquinas, como pueden ser las zonas de reuniones, zonas de gran
concentración de trabajadores. De esta forma después de hacer esta investigación
decidiremos cuáles son las mejores zonas para montar el Punto de Acceso.
Desde el punto de vista de la seguridad y después de comentar el punto anterior,
hay que pensar también que las antenas es mejor colocarlas en lugares "centrales" del
edificio, donde el radio de alcance de la señal no exceda demasiado del edificio físico
en el que se encuentre. En cualquier caso, siempre o casi siempre tendremos cobertura
inalámbrica fuera de nuestro edificio. Por ello hay que seguir las normas de seguridad
escrupulosamente.
Figura 5.1.- Diagrama de la red a implementar.
Normalmente los wardrivers solamente van a intentar acceder a nuestra red para
usar Internet de una forma gratuita, pero podemos descartar las intromisiones de
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crackers que intenten sabotear nuestras instalaciones o a la competencia intentando
llevarse nuestros secretos empresariales.
Otro uso bastante práctico puede ser el unir dos redes empresariales lejanas
entre si. Para ello se puede disponer de dos antenas direccionales especialmente
preparadas para tal evento y dos puntos de acceso normales.
Se configuran los puntos de acceso para que sólo sea posible la comunicación
entre ellos (además de todas las características de seguridad vistas) y se enfocan las
antenas entre si. Experiencias anteriores han demostrado que es posible
establecimiento de comunicaciones de hasta 70Km. Normalmente es difícil que
tengamos que llegar a tales extremos, pero muestra un valor máximo útil que nos
puede dar idea de si son posibles nuestros propósitos. Para que esta comunicación sea
posible es necesario que el Punto de Acceso WiFi cumpla el estándar 802.11c (bridge)
o bien simularlo mediante un Servidor Web dedicado a tal propósito.
En general, el proceso de instalación de una red inalámbrica se compone de los
siguientes pasos:
Realizar un análisis previo.
Configurar los dispositivos.
Configurar e instalar los puntos de acceso.
Instalar las conexiones entre los puntos de acceso.
Configurar el acceso a Internet.
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5.2 COBERTURA.
Ya sabemos que la cobertura de un punto de acceso puede variar entre los 30 y
los 300 metros dependiendo de las condiciones de visibilidad entre emisor y receptor y
de las posibles interferencias que se puedan producir en la zona. En los espacios
abiertos se consiguen los mayores alcances, mientras que en los lugares de interior con
paredes y muebles se consiguen alcances muy reducidos. Esto quiere decir que los
puntos de acceso no se pueden colocar con el único criterio del alcance teórico.
Por otro lado, la potencia de transmisión de un punto de acceso varía entre los
100 mW (limite máximo de acuerdo con la regulación europea) y 1 W (limite máximo de
acuerdo con la regulación norteamericana). Evidentemente, a más potencia, mayor es
el alcance. No obstante, no siempre interesa que un solo punto de acceso tenga una
gran cobertura. Si lo que se pretende cubrir es, por ejemplo, una pequeña oficina o una
sala de reuniones, el disponer de una cobertura mucho mayor (llegando a la calle o a
las oficinas vecinas) no tiene ningún interés y, sin embargo, se aumenta el riesgo de
seguridad de la red. Por otro lado, cuando se intenta cubrir un área donde se
concentran muchos usuarios, a menor cobertura de cada punto de acceso, más puntos
de acceso serán necesarios para cubrir la misma área y mayor será el ancho de banda
total disponible (54 Mbps en el caso del 802.11g por cada punto de acceso).
Por tanto, aunque un equipo pueda tener un gran alcance, siempre hay que
configurarlo para que ofrezca la cobertura justa necesaria.
5.3 COEXISTENCIA DE PUNTOS DE ACCESO.
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Típicamente, cada canal del protocolo DSSS de Wi-Fi necesita 22 MHz de ancho
de banda (aunque esto puede variar); no obstante, tiene asignado 25 MHz por canal
para minimizar las interferencias entre canales. Como la banda de 2,4 GHz en la que
trabaja Wi-Fi tiene un ancho de banda total de 80 MHz, esto quiere decir que en una
misma zona sólo pueden coexistir tres canales (tres puntos de acceso) sin que haya
interferencia entre canales.
Por otro lado, cada punto de acceso facilita un ancho de banda de 54 Mbps en el
802.11g o 11Mbps en el 802.11b. Al situar dos o tres puntos de acceso juntos, se
consigue aumentar el ancho de banda disponible. En este caso, cada usuario sólo
podrá disponer de un máximo de 54 Mbps, pero el ancho de banda total disponible para
compartir entre todos los usuarios será de 108 ó 162 Mbps.
5.4 CONFIGURACION DEL PUNTO DE ACCESO.
Una vez que se dispone del punto de acceso, antes de colocarlo en su lugar
definitivo, es conveniente proceder a su configuración. La mayoría de los fabricantes ya
facilitan el punto de acceso con una configuración por defecto.
Esta configuración suele ser adecuada para una red con un solo punto de
acceso. En este caso, el fabricante facilita los valores (fundamentalmente el nombre de
red y las características de seguridad) con los que hay que configurar los adaptadores
de red de las máquinas de los usuarios de la red.
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Si se desea configurar unos valores propios o se tiene la necesidad de realizar
algún tipo de configuración especial, entonces será necesario modificar la
configuración. La forma de configurar un punto de acceso depende del fabricante o,
incluso, del modelo del equipo. Por ello, siempre es recomendable atender a las
instrucciones del manual de usuario del equipo.
En cualquier caso, los pasos a dar son los siguientes:
1.- Establecer una conexión entre un ordenador y el punto de acceso. Esta conexión se
puede llevar a cabo de dos formas:
Vía inalámbrica. En este caso se debe configurar el adaptador de red del
ordenador con el nombre de red (SSID) especificado en el manual de usuario
del punto de acceso.
Vía cable. En el caso de llevarse a cabo la conexión vía cable, se tienen tres
posibilidades: cable Ethemet 10/100 Base T a conectar en puertos RJ45 del
ordenador y del punto de acceso, cable USB o cable especifico del equipo a
conectar al puerto serie del ordenador.
2.- A continuación tenemos dos alternativas dependiendo del modelo del punto de
acceso:
Mediante una aplicación de configuración. Esto supone ejecutar una
aplicación específica de configuración que viene incluida en el CD que
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acompaña al punto de acceso. Esta aplicación suele localizarse en el
directorio principal del CD bajo el nombre setup.
Mediante el servidor web del punto de acceso. En este caso el punto de
acceso incluye un servidor web al cual se accede desde el ordenador del
usuario mediante cualquier navegador de Internet (Internet Explorer o
Netscape). Previamente hay que configurar el ordenador para que obtenga la
dirección IP de forma automática e introducir en el navegador de Internet la
dirección (URL) que se indica en el manual de usuario del punto de acceso
(una dirección IP que suele empezar por 192.168.x.x). Esto llevará a una
ventana donde se solicita el nombre de usuario y clave para entrar en el
menú de configuración. Estos datos pueden ser modificados por el
administrador de la red, pero, por defecto, el fabricante ofrece un nombre de
usuario y clave para permitirle al administrador entrar la primera vez. Estos
datos por defecto suelen consistir en dejar el nombre de usuario en blanco e
introducir la clave administrador.
3.- Seguir las instrucciones del programa de configuración o moverse por las páginas
web del punto de acceso para llevar a cabo los cambios de configuración deseados.
Un punto importante es que, salvo que se utilice un cable especifico, para
conectar la computadora al punto de acceso, es necesario que la computadora esté
configurada convenientemente. Esto supone que esta esté configurada para obtener la
dirección IP de forma automática.
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5.4.1 PROPIEDADES CONFIGURABLES EN EL PUNTO DE ACCESO.
Existen modelos de puntos de acceso que solamente son puntos de acceso de
red local inalámbrica. Sin embargo, es habitual encontrar modelos de puntos de acceso
que, además, incluyen en su interior un router, un switch o un módem DSL. Por este
motivo, las propiedades que son configurables en cada modelo de punto de acceso
pueden variar dependiendo de todo lo que sea capaz de hacer. En cualquier caso, las
propiedades principales propias de las funciones de punto de acceso son las siguientes:
Nombre de red (Network name). Al nombre de red se le conoce también
como SSID (Service Set Identifier, 'Identificador del Conjunto de Servicios').
Los puntos de acceso suelen incluir un nombre de red por defecto. No
obstante, es recomendable sustituir este nombre por cualquier otro que se
considere adecuado. Por cierto, este nombre de red debe ser el que se
configure en cada ordenador. Es importante recordar que en los nombres de
red se diferencian las letras mayúsculas de las minúsculas.
Canal (Channel). Aquí se deberá introducir el número de canal que se
considere apropiado. Hay que tener en cuenta que, aunque el sistema me
permita elegir cualquier canal, existen limitaciones regulatorias para el uso de
los canales dependiendo del área geográfica en que nos encontremos.
Seguridad (Security). Los equipos Wi-Fi disponen de determinadas
características de seguridad que pueden ser configuradas en el punto de
acceso y en los adaptadores de cada computadora que forme parte de la red.
Es importante que los parámetros de seguridad que aquí se configuren sean
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los mismos que los que se configuren en cada máquina. La primera vez que
se configura un punto de acceso conviene dejar deshabilitados los
parámetros WEP de seguridad. Una vez comprobado que la red funciona
adecuadamente, se puede proceder a configurar las características de
seguridad. Para utilizar el cifrado WEP, hay que habilitar esta característica,
elegir un tipo de cifrado (WEP type) e introducir una clave de cifrado (WEP
Key). Sólo existen dos tipos de cifrado: 64 bits y 128 bits. El tipo de 128 bits
ofrece un mayor nivel de seguridad, pero también es cierto que hace bajar
levemente el rendimiento. En cuanto a la clave de cifrado, se trata de una
palabra clave que puede incluir caracteres alfabéticos o numéricos. El
sistema puede mantener hasta cuatro claves, de las cuales sólo una estará
activa. Periódicamente debe cambiarse la clave activa para aumentar la
seguridad del sistema. Algunos sistemas incluyen una utilidad que permite
generar claves de cifrado a partir de una frase (passphrase). Es más fácil
recordar la frase que la clave.
Adicionalmente, los puntos de acceso ofrecen distintas características que ayudan a
gestionar la red. Algunas de estas características son las siguientes:
Bajada automática de velocidad (Auto rate fall back). Esta característica
permite que, cuando empeoren las condiciones de difusión de la señal
radioeléctrica, el sistema pueda bajar la velocidad de transmisión para
mantener la comunicación abierta.
Selección de las computadoras autorizados (Authorised MAC address). Algunos puntos de acceso incluyen la facilidad adicional de incluir una lista de
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las computadoras autorizadas (lista de direcciones MAC) a conectarse al
punto de acceso. Esta característica es interesante cuando se desea
incrementar la seguridad de la red, pero no resulta práctica cuando se desea
disponer de una red inalámbrica abierta a nuevos usuarios. En este caso,
tener seleccionada esta opción forzaría a cambiar la configuración del punto
de acceso cada vez que se desea conectar un nuevo equipo. Las direcciones
MAC son unos números únicos que cada fabricante asigna a todos sus
dispositivos inalámbricos. Este número identifica al dispositivo de forma
inequívoca (incluidos los adaptadores de red de los ordenadores). Las
direcciones MAC están formadas por 12 caracteres alfanuméricos (por
ejemplo, l2-AB-56-78-90-FE).
Emitir el nombre de red (Broadcast SSID to associate). Los puntos de
acceso emiten generalmente su nombre de red (SSID) para permitirle a los
posibles usuarios que puedan asociarse a la red con facilidad. No obstante, si
se desea aumentar la seguridad de la red, puede deshabilitarse esta opción.
Esto hará que sólo puedan conectarse a la red aquellos usuarios que
conozcan su nombre.
Clave de acceso (Password). El punto de acceso dispone de una clave para
impedir el acceso a sus funciones de configuración. El fabricante configura a
todos sus equipos con una misma clave de acceso (generalmente
administrador), pero el usuario debe cambiar esta clave para aumentar la
seguridad de su equipo.
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Habilitar la red inalámbrica (Enable Wíreles Networking). Algunos equipos
permiten que su función de punto de acceso pueda ser habilitada o
deshabilitada. Esto es útil, fundamentalmente, cuando el punto de acceso
dispone también de las funciones de router o switch. En algún caso podría
ser interesante mantener sus funciones de router y deshabilitar sus funciones
de punto de acceso.
5.4.2 CONEXIÓN CON LA RED LOCAL CABLEADA E INTERNET.
Cuando se desea conectar un punto de acceso a una red local cableada o a
Internet, los parámetros que hay que configurarle son los mismos que hay que
configurarle a cualquier computadora que forma parte de la red cableada. Para ello, las
utilidades de configuración del punto de acceso dan la opción de configurar estos
parámetros.
Una posibilidad muy común es configurar el punto de acceso para que obtenga
las direcciones IP de su conexión con la red local cableada o con el proveedor de
acceso a Internet (ISP) de una forma automática. Para ello, el punto de acceso ofrece
una opción con el nombre Obtener una dirección IP automáticamente o similar. Si las
opciones le aparecen en inglés, el equivalente seria Obtain an IP automatically or
similar.
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Figura 5.2 Conexión con una red local cableada.
Si hubiese que configurar los datos manualmente, los parámetros a configurar son los
siguientes:
Dirección IP (IP Address). Es la dirección IP del punto de acceso como componente
de la red local cableada o la que el proveedor de acceso a Internet ha facilitado.
Máscara de subred (Subnet Mask). Es la máscara de la red local cableada o la que
facilite el proveedor de acceso a Internet. Un número de máscara muy común es
el 255.255.255.0.
Puerta de enlace (Gateway). Es el número IP del equipo al que el punto de acceso
tiene que enviarle los datos con destino a Internet o red local cableada.
5.4.3 INTERCONEXIÓN DE LOS PUNTOS DE ACCESO.
La interconexión entre los distintos puntos de acceso que forman una red
inalámbrica suele realizarse mediante la conexión de cada uno de ellos con una red
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local cableada (idealmente Ethemet). Lo que si es interesante es considerar que dicha
conexión supone tener que disponer de cables que permitan enlazar los puntos de
acceso con el router, switch o hub de Ethemet.
5.5 CONFIGURACIÓN DE LA RED.
Cualquier computadora que se desee conectar de forma inalámbrica a una red
con puntos de acceso necesita disponer de un adaptador de red (tarjeta Wi-Fi) y
configurarse adecuadamente para que el adaptador se entienda con el punto de acceso
de la red deseada.
El proceso de instalación de estos dispositivos es idéntico tanto para la
configuración de redes inalámbricas en modo ad hoc, como para el modo
infraestructura (con puntos de acceso).
En cuanto a lo que hay que configurar desde la computadora, hay que llevar a
cabo dos tipos de configuraciones:
Configurar el adaptador de red.
Configurar el protocolo TCP/IP.
La operación de configurar el protocolo TCP/IP y el adaptador de red hay que
repetirla con cada computadora que se desee conectar al punto de acceso.
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Figura 5.3 Red Wi-Fi con punto de acceso.
Cualquier computadora con un adaptador WiFi que tenga configurados
correctamente los parámetros anteriores y que esté dentro del área de cobertura
radioeléctrica de cualquier punto de acceso de la red formará parte de ella y, por tanto,
podrá compartir sus recursos y tener acceso a los recursos (configurados como
compartidos) del resto de ordenadores. Esto quiere decir que, para añadir nuevas
computadoras a la red, simplemente hay que copiar los parámetros de cualquiera de las
computadoras ya conectados y configurárselos a la nueva máquina.
Por cierto, un misma maquina puede tener guardadas distintas configuraciones
de red, distintos perfiles. Esto es especialmente útil para aquellos casos en los que una
misma computadora se conecta a distintas redes. En estos casos no es necesario
introducir todos los parámetros cada vez que se cambia de red, sino, simplemente,
elegir el perfil correspondiente.
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5.5.1 CONFIGURAR EL ADAPTADOR DE RED.
Los adaptadores de red se configuran con una aplicación que viene en el CD incluido
con el equipo. Los parámetros a configurar son los siguientes:
Tipo de red. En este caso, el tipo de red que hay que configurar es el BSS,
también conocido como infraestructura o con puntos de acceso.
Nombre de red. El nombre de red debe ser el mismo que el configurado en
el punto de acceso, incluidos los caracteres en mayúscula y minúscula. Al
parámetro nombre de red también se le conoce como Network Name
('Nombre de Red' en inglés) o SSID (Service Set Identifier, 'Identificador del
Conjunto de Servicios'). Muchas aplicaciones de configuración de
adaptadores de red ofrecen la posibilidad de realizar una búsqueda
automática de todas las redes del entorno que son recibidas por el adaptador
en ese momento. En este caso, sólo habría que escoger un nombre de red de
la lista.
Canal. En este caso no es necesario configurar el canal porque el adaptador
lo tomará automáticamente del punto de acceso.
Seguridad. Es importante que los parámetros de seguridad que aquí se
configuren sean los mismos que los configurados anteriormente en el punto
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de acceso. Si se tiene dudas, simplemente se dejan deshabilitados los
parámetros de seguridad.
Hay que tener en cuenta que una computadora puede tener guardadas distintas
configuraciones de red, distintos perfiles. Esto es especialmente útil cuando un mismo
ordenador se conecta a distintas redes. En estos casos no es necesario introducir todos
los parámetros cada vez que se cambia de red, sino, simplemente, elegir el perfil
correspondiente.
5.5.2 CONFIGURAR EL PROTOCOLO TCP/IP.
Configurar el protocolo TCP/IP en una computadora suele suponer configurarle
una dirección IP, una máscara de subred, una puerta de enlace y un servidor DNS. No
obstante, en el caso de los puntos de acceso, todas estas configuraciones suelen
sustituirse por configurar cada computadora para que obtenga las direcciones IP de
forma automática. El punto de acceso ya se encarga de pasarle a cada computadora
los datos necesarios para establecer la comunicación.
La forma de configurar la máquina para obtener las direcciones IP de forma
automática depende del sistema operativo de que se dispone. Por cierto, si no sabe el
sistema operativo de su computadora, puede averiguarlo haciendo clic en Inicio, Panel
de control y Sistema.
Los pasos a dar para cada sistema operativo Windows son los siguientes:
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Con Windows 95/98 haremos clic con el botón derecho sobre el icono
Entorno de red. Posteriormente, seleccionamos la opción Propiedades. La
ventana que nos aparece nos indica los componentes de red que están
instalados. Hacemos doble clic sobre el componente TCP/IP (o bien, lo
marcamos y hacemos clic sobre el botón Propiedades). A continuación, en la
ficha Dirección IP, seleccionamos Obtener una dirección automáticamente.
En la ficha Configuración Wins señalamos la opción Usar DHCP para
resolución WINS. En la ficha Puerta de enlace no debe haber ninguna puerta
de enlace configurada. Por último, cerramos todas las ventanas pulsando los
botones Aceptar. Al finalizar, habrá que apagar y encender la máquina.
Con Windows 2000/Me haremos clic con el botón derecho sobre el icono Mis
sitios de red. A continuación, seleccionamos la opción Propiedades. En la
ventana que nos aparece presionamos el botón Propiedades. En la lista de
componentes marcamos el componente Protocolo Internet (TCPIIP) y
presionamos el botón Propiedades. Una vez que hemos llegado a la ventana
de Propiedades de protocolo Internet, marcamos la opción Obtener la
dirección IP automáticamente. Hay que verificar también que está marcada la
opción Obtener la dirección del servidor DNS automáticamente. Para
terminar, simplemente se cierran todas las ventanas pulsando Aceptar.
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Figura 5.4.- Configuración de protocolo TCP/IP en Windows XP.
Con Windows NT pulsamos Inicio; a continuación, elegimos Configuración y
elegimos la opción Panel de control. Aquí debemos localizar el icono Red y
hacer doble clic sobre él nos aparecerá una ventana titulada Red.
Seleccionamos la ficha Protocolos. En la lista de protocolos de red debe
aparecer Protocolo TCP/IP. Lo seleccionamos y pulsamos el botón
Propiedades. Nos aparecerá una nueva ventana donde seleccionamos la
ficha Dirección IP. Marcamos la opción Obtener la dirección IP de un servidor
DHCP. Para terminar, cierre todas las ventanas pulsando Aceptar.
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Con Windows XP hay que hacer clic en Inicio, Configuración, Conexiones de
red. A continuación se hace clic con el botón derecho sobre Conexión de área
local y se elige Propiedades. También se puede llegar aquí eligiendo Cambiar
la configuración de esta conexión en la ficha Tareas de red. Se continúa
haciendo clic sobre Protocolo Internet (TCP/IP) y, luego, sobre el botón
Propiedades. Se marca la opción Obtener una dirección IP automáticamente.
Hay que verificar también que está marcada la opción Obtener la dirección
del servidor DNS automáticamente. Para terminar, cierre todas las ventanas
pulsando Aceptar.
Aunque, generalmente, se configure el protocolo TCP/IP de la computadora para
obtener automáticamente las direcciones IP del punto de acceso, si se desea, también
podrían configurarse unos datos concretos. En este caso, los datos serian los
siguientes:
Número IP de la computadora: Cualquier número, siempre que esté dentro del rango
de numeración de la red local inalámbrica. Eso si, cada computadora debe
disponer de un número IP distinto. Por ejemplo, si el número IP del punto de
acceso es el 192.168.1.1, a los ordenadores se les podría asignar los números
192.l68.Lx, donde x es cualquier número entre 2 y 255.
Máscara de subred: Generalmente, se suele utilizar como máscara de subred el
número 255.255.255.0. Este número es válido para redes que dispongan de
menos de 255 terminales.
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Puerta de enlace: Aquí habría que indicar el número IP del punto de acceso. En el
ejemplo puesto anteriormente, este número sería el 192.168.1.1.
DNS: Lo normal es introducir aquí la dirección IP del punto de acceso. Ya el punto de
acceso sabrá asignar el DNS adecuado. No obstante, si se está conectado a
Internet y se conoce la dirección de los DNS, podría configurarse directamente
en este campo.
5.6 COMPROBAR EL FUNCIONAMIENTO.
Una vez instalado todo lo instalable, sólo queda comprobar si funciona. Para ello
se puede empezar por probar las comunicaciones entre dos de los dispositivos. Poco a
poco se pueden ir conectando uno a uno el resto de usuarios hasta comprobar que todo
funciona correctamente.
La mayoría de los adaptadores de red incluyen un software de utilidades que
permite comprobar si el adaptador está recibiendo o no señales de otros equipos Wi-Fi
(punto de acceso o adaptador), así como la calidad de dichas señales. La mejor forma
de comprobar el funcionamiento de una red Wi-Fi es utilizando estas aplicaciones.
El sistema operativo Windows XP incluye aplicaciones propias tanto para la
instalación de los dispositivos Wi-Fi como para su monitorización.
Si no se dispone de una de estas aplicaciones, se pueden probar las
comunicaciones abriendo el Explorador de Windows desde uno de los ordenadores y
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comprobar si se pueden ver los recursos que se han compartido en los otros
ordenadores. Es posible que, para hacer esto, tenga que hacer clic sobre la opción
Entorno de red, Toda la red y sobre el grupo de trabajo que haya definido. Si el
ordenador remoto tiene definido un nombre de usuario y clave de acceso para acceder
a sus recursos, tendrá que introducirlos.
Recuerde que, para compartir recursos en un ordenador, se debe abrir el
Explorador de Windows, buscar el recurso a compartir (el archivo, la carpeta, etc.) y
hacer clic sobre él con el botón derecho del ratón (el botón secundario). Aparecerá una
lista de opciones donde podremos ver una con el nombre Compartir. Haciendo clic
sobre esta opción, veremos una ventana con todas las opciones de compartición.
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Figura 6. 7. Utilidades de Windows XP para monitoreo WiFi.
Si se conoce e! número IP de! punto de acceso, se puede comprobar que un
ordenador está en comunicación con el punto de acceso abriendo un navegador de
Internet (Internet Explorer, por ejemplo) e introduciendo este número como dirección. Si
se obtiene cualquier respuesta distinta de página no encontrada, es que funciona la
conexión. Incluso, todavía sería más fiable la utilización del comando pingo Abra una
ventana del DOS desde Windows y teclee ping seguido del número IP del punto de
acceso (por ejemplo, ping 192.168.1.1); si aparece una línea que empieza por reply.
from, es que la conexión funciona. Si la línea empieza por Request timed out, es que no
funciona.
5.7 GESTION DE LA RED.
Existen aplicaciones que permiten vigilar y gestionar el funcionamiento de la red.
De hecho, existen dos tipos de aplicaciones: las que se instalan en las estaciones,
aplicaciones cliente, y las que instala el administrador para vigilar la red, aplicaciones
de red. La mayoría de estos programas se basan en el protocolo SNMP (Simple
Network Management Protocol, 'Protocolo Simple de Gestión de Red'). Un ejemplo de
estas aplicaciones es HP Openview.
Las aplicaciones clientes están relacionadas con la tarjeta de red inalámbrica de
que se disponga. Suele ser el propio proveedor del adaptador de red el que facilita la
aplicación. Estas aplicaciones facilitan información sobre la calidad de la señal, el
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estado de la conexión, SSID, WEP, etc. Las aplicaciones cliente permiten definir
distintos perfiles para que el usuario pueda utilizar la misma tarjeta en distintas redes.
Las aplicaciones de red ofrecen herramientas tanto para el seguimiento como para la
gestión de la red. La mayoría de los puntos de acceso vienen acompañados de un
software de este tipo.
5.7.1 MEDIR LA VELOCIDAD
La velocidad máxima a la que transmite Wi-Fi es de 54 Mbps en el caso del
802.11g o de 11 Mbps en el 802.11b; no obstante, esta velocidad puede ser menor
dependiendo de la distancia entre emisor y receptor y de las condiciones del entorno.
También hay diferencias si los equipos se encuentran en el interior de un edificio o en el
exterior en espacio abierto. La transmisión en el exterior suele ser de mayor calidad
porque existen menos interferencias y menos equipos intentando competir por el uso
del espectro radioeléctrico.
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Figura 6.8. Utilidad de Windows para medir la velocidad.
A pesar de lo anterior, la percepción de la velocidad es algo relativo. 1 Mbps es
una buena velocidad para la mayoría de las aplicaciones que tenemos hoy en día; no
obstante, se percibirá como lenta si se pretende transmitir un archivo de gran tamaño o
acceder al directorio de un ordenador remoto, pero en el resto de casos es una
velocidad suficiente.
Si desea comprobar la velocidad a la que está haciendo uso de la red, la mayoría
de las aplicaciones cliente de las tarjetas Wi-Fi permite comprobar este dato, además
de otros como la relación señal/ruido, nivel de recepción de la señal recibida, etc.
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CONCLUSIONES
Como podemos ver una red inalámbrica de área local puede ser implementada
tanto para expandir una red cableada ethernet ya existente o simplemente para dar
solución de intercambio de información o acceso a Internet con la ventaja de la
movilidad dentro de cierta área que abarque la señal de radiación.
La instalación de una WLAN como se muestra no implica mayor dificultad, se
debe de realizar un análisis de las necesidades de los usuarios, definir que estándar
802.11 que se va a utilizar, localizar el mejor punto para la instalación de los puntos de
acceso, realizar la configuración de estos, conectarlos a la red ethernet si es el caso o
simplemente al acceso que proporciona el ISP (Internet Service Proveedor), configurar
las tarjetas de red inalámbrica y comprobar el funcionamiento de la red.
Por todo lo anterior podemos considerar como una de las ventajas de las redes
inalámbricas a parte de la movilidad, el costo económico y accesibilidad; su fácil
instalación.
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CAPITULO 6. FUTURO DE LAS REDES INALAMBRICAS
Hasta el momento ya hemos hablado explícitamente de las redes inalámbricas
así mismo hemos hecho una propuesta para la implementación de una red WiFi, por lo
que asumimos ha quedados comprendido cual es el funcionamiento, clasificación así
como los componentes de este tipo de redes.
En los últimos años, las LAN inalámbricas han llegado a ocupar un espacio
significativo en el mercado de las redes de área local. Cada vez son mas las
organizaciones que están encontrando que las LAN inalámbricas son un compañero
indispensable para las tradicionales LAN cableadas, para satisfacer requisitos de
movilidad, reubicación, interconexión con fines específicos, y para dar cobertura a
zonas de difícil acceso para el cable.
Es por eso que ha surgido una nueva tecnología, la cual tiene como propósito
tener una cobertura total para permitir la comunicación entre cualquier punto. En este
capítulo se verán este tipo de tecnologías como es el caso de WiMAX para redes
inalámbricas y las tecnologías 2.5G y 3G de CDMA para celulares.
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6.1 REDES INALAMBRICAS Wi MAX
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, Interoperabilidad
Mundial para Acceso por Microondas) como se conoce a la nueva tecnología
revolucionaria de telecomunicaciones que incluye Internet banda ancha, telefonía y
hasta televisión inalámbrica, es un estándar de transmisión inalámbrica de datos
(802.16), diseñado para ser utilizado en el área metropolitana o MAN, cuenta con
antenas capaces de permitir conexiones inalámbricas de alta velocidad en un radio de
hasta 50 kilómetros y a velocidades de hasta 70 Mbps, utilizando tecnología portátil
LMDS.
Integra la familia de estándares IEEE 802.16 y el estándar HyperMAN del
organismo de estandarización europeo ETSI. El estándar inicial 802.16 se encontraba
en la banda de frecuencias de 10-66 GHz y requería torres LOS. La nueva versión
802.16a, ratificada en marzo de 2003, utiliza una banda del espectro más estrecha y
baja, de 2-11 GHz, facilitando su regulación. Además, como ventaja solo requiere del
despliegue de estaciones base (BS) formadas por antenas emisoras/receptoras con
capacidad de dar servicio a unas 200 estaciones suscriptoras (SS) que pueden dar
cobertura y servicio a edificios completos. Su instalación es muy sencilla y rápida.
Últimamente se habla mucho de Wi-Fi, una tecnología inalámbrica, que en sus
diferentes versiones (802.11a, b y g) puede ofrecer desde 11 Mbit/s hasta 54 Mbit/s, y
sus distintas aplicaciones, especialmente en los los hot-spots (hoteles, aeropuertos,
estaciones de servicio, centros de convenciones y comerciales, pueblos, etc.), en los
que se ofrece acceso a Internet, en muchos casos, de forma gratuita, lo que hace que
los modelos de negocio no prosperen.
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WIFI se puede ver enormemente afectado por un nuevo estándar del que se está
empezando a hablar, el 802.16x, conocido como WiMAX, que es una especificación
para redes metropolitanas inalámbricas (WMAN) de banda ancha, que está siendo
desarrollado y promovido por el grupo de la industria WiMAX (Worldwide Interoperability
for Microwave Access), cuyo dos miembros más representativos son Intel y Nokia.
Como sucedió con la marca Wi-Fi, que garantiza la interoperabilidad entre distintos
equipos, la etiqueta WiMAX se asociará globalmente con el propio nombre del estándar.
El hecho de que WiMAX no sea todavía una tecnología de consumo ha permitido
que el estándar se desarrolle conforme a un ciclo bien establecido, lo que es garantía
de su estabilidad y de cumplimiento con las especificaciones, algo parecido alo que
sucedió con GSM, que es garantía de su estabilidad
6.1.1 Estandarización WiMAX.
A pesar de que el proyecto para la creación de un nuevo estándar se gestó hace
6 años en el IEEE, no fue hasta abril de 2002 que la primera versión del mismo, la
802.16, se publicó, y se refería a enlaces fijos de radio con visión directa (LoS) entre
transmisor y receptor, pensada para cubrir la "última milla" (o la primera, según desde
que lado se mire), utilizando eficientemente varias frecuencias dentro de la banda de 10
a 66 GHz.
Un año más tarde, en marzo de 2003, se ratificó una nueva versión, el 802.16a, y
fue entonces cuando WiMAX, como una tecnología de banda ancha inalámbrica,
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empezó a cobrar relevancia. También se pensó para enlaces fijos, pero llega a extender
el rango alcanzado desde 40 a 70 kilómetros, operando en la banda de 2 a 11 GHz,
parte del cual es de uso común y no requiere licencia para su operación. Es válido para
topologías punto a multipunto y, opcionalmente, para redes en malla, y no requiere
línea de visión directa. Emplea las bandas de 3,5 GHz y 10,5 GHZ, válidas
internacionalmente, que requieren licencia (2,5-2,7 en Estados Unidos), y las de 2,4
GHz y 5,725-5,825 GHz que son de uso común y no requieren disponer de licencia
alguna.
Un aspecto importante del estándar 802.16x es que define un nivel MAC (Media
Acces Layer) que soporta múltiples enlaces físicos (PHY). Esto es esencial para que los
fabricantes de equipos puedan diferenciar sus productos y ofrecer soluciones
adaptadas a diferentes entornos de uso.
Figura 6.1 Posicionamiento de Estándares.
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WiMAX también tiene competidores, y así una alternativa es el estándar
Hiperaccess (>11 GHz) e HiperMAN (<11 GHz) del ETSIT, pero el auge que está
tomando WiMAX ha hecho que se esté estudiando la posibilidad de armonizarlo con
esta última norma, que también utiliza una modulación OFDM. Sin olvidarnos de
Mobile-Fi (MBWA), el estándar 802.20 del IEEE, específicamente diseñado desde el
principio para manejar tráfico IP nativo para un acceso móvil de banda ancha, que
provee velocidad entre 1 y 16 Mbit/s, sobre distancias de hasta 15 o 20 km, utilizando
frecuencias por debajo de la banda de 3,5 GHz
6.1.2 Características De WIMAX.
El estándar 802.16 puede alcanzar una velocidad de comunicación de más de
100 Mbit/s en un canal con un ancho de banda de 28 MHz (en la banda de 10 a 66
GHz), mientras que el 802.16a puede llegar a los 70 Mbit/s, operando en un rango de
frecuencias más bajo (<11 GHz). Es un claro competidor de LMDS.
Comparativa de WiMAX frente a otras tecnologíasWiMAX802.16
WiFi802.11
MBWA802.20
UMTS yCDMA2000
Velocidad 124 Mbit/s 11-54 Mbit/s 16 Mbit/s 2 Mbit/sCobertura 40-70 km 300 m 20 km 10 kmLicencia Si/No No Si SiVentajas Velocidad y Alcance Velocidad y Precio Velocidad y Movilidad Rango y MovilidadInconvenientes Interferencias? Bajo alcance Precio alto Lento y caro
Tabla 6.1 WiMAX y otras Tecnologías.
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Estas velocidades tan elevadas se consiguen gracias a utilizar la modulación
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ver capitulo 2) con 256
subportadoras, la cual puede ser implementada de diferentes formas, según cada
operador, siendo la variante de OFDM empleada un factor diferenciador del servicio
ofrecido. Esta técnica de modulación es la que también se emplea para la TV digital,
sobre cable o satélite, así como para Wi-Fi (802.11a) por lo que está suficientemente
probada. Soporta los modos FDD y TDD para facilitar su interoperabilidad con otros
sistemas celulares o inalámbricos.
Soporta varios cientos de usuarios por canal, con un gran ancho de banda y es
adecuada tanto para tráfico continuo como a ráfagas, siendo independiente de
protocolo; así, transporta IP, Ethernet, ATM etc. y soporta múltiples servicios
simultáneamente ofreciendo Calidad de Servicio (QoS) en 802.16e, por lo cual resulta
adecuado para voz sobre IP (VoIP), datos y vídeo. Por ejemplo, la voz y el vídeo
requieren baja latencia pero soportan bien la pérdida de algún bit, mientras que las
aplicaciones de datos deben estar libres de errores, pero toleran bien el retardo.
Otra característica de WiMAX es que soporta las llamadas antenas inteligentes (smart
antenas), propias de las redes celulares de 3G, lo cual mejora la eficiencia espectral,
llegando a conseguir 5 bps/Hz, el doble que 802.11a. Estas antenas inteligentes emiten
un haz muy estrecho que se puede ir moviendo, electrónicamente, para enfocar
siempre al receptor, con lo que se evitan las interferencias entre canales adyacentes y
se consume menos potencia al ser un haz más concentrado.
También, se contempla la posibilidad de formar redes malladas (mesh networks)
para que los distintos usuarios se puedan comunicar entres sí, sin necesidad de tener
visión directa entre ellos. Ello permite, por ejemplo, la comunicación entre una
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comunidad de usuarios dispersos a un coste muy bajo y con una gran seguridad al
disponerse de rutas alternativas entre ellos.
En cuanto a seguridad, incluye medidas para la autenticación de usuarios y la
encriptación de los datos mediante los algoritmos Triple DES (128 bits) y RSA (1.024
bits).
Una de las principales limitaciones en los enlaces a larga distancia vía radio es la
limitación de potencia, para prever interferencias con otros sistemas, y el alto consumo
de batería que se requiere. Sin embargo, los más recientes avances en los
procesadores digitales de señal hacen que señales muy débiles (llegan con poca
potencia al receptor) puedan ser interpretadas sin errores, un hecho del que se
aprovecha WiMAX. Con los avances que se logren en el diseño de baterías podrá
haber terminales móviles WiMAX, compitiendo con los tradicionales de GSM, GPRS y
de UMTS.
6.1.3 Aplicaciones De WIMAX.
Las primeras versiones de WiMAX están pensadas para comunicaciones punto a
punto o punto a multipunto, típicas de los radio enlaces por microondas. Las próximas
ofrecerán total movilidad, por lo que competirán con las redes celulares.
Los primeros productos que están empezando a aparecer en el mercado se
enfocan a proporcionar un enlace de alta velocidad para conexión a las redes fijas
públicas o para establecer enlaces punto a punto.
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Así, WiMAX puede resultar muy adecuado para unir hot spots Wi-Fi a las redes
de los operadores, sin necesidad de establecer un enlace fijo. El equipamiento Wi-Fi es
relativamente barato pero un enlace E1 o DSL resulta caro y a veces no se puede
desplegar, por lo que la alternativa radio parece muy razonable. WiMAX extiende el
alcance de Wi-Fi y provee una seria alternativa o complemento a las redes 3G, según
como se mire.
Para las empresas, es una alternativa a contemplar, ya que el coste puede ser
hasta 10 veces menor que en el caso de emplear un enlace E1 o T1. De momento no
se habla de WiMAX para el acceso residencial, pero en un futuro podría ser una
realidad, sustituyendo con enorme ventaja a las conexiones ADSL, o de cable, y
haciendo que la verdadera revolución de la banda ancha llegue a todos los hogares.
Otra de sus aplicaciones encaja en ofrecer servicios a zonas rurales de difícil acceso, a
las que no llegan las redes cableadas. Es una tecnología muy adecuada para
establecer radio enlaces, dado su gran alcance y alta capacidad, a un coste muy
competitivo frente a otras alternativas.
En los países en desarrollo resulta una buena alternativa para el despliegue
rápido de servicios, compitiendo directamente con las infraestructuras basadas en
redes de satélites, que son muy costosas y presentan una alta latencia.
La instalación de estaciones base WiMAX es sencilla y económica, utilizando un
hardware que llegará a ser estándar, por lo que por los operadores móviles puede ser
visto como una amenaza, pero también, es una manera fácil de extender sus redes y
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entrar en un nuevo negocio en el que ahora no están, lo que se presenta como una
oportunidad.
Algunos operadores de LMDS (Local Multipoint Distribution System) están
empezando a considerar esta tecnología muy en serio y ya han comenzado a hacer
despliegues de red, utilizando los elementos que hoy por hoy están disponibles. Habrá
que esperar para el ver resultado de estas pruebas y si se confirma su aceptación por el
global de la industria y de los usuarios
6.1.4 Ventajas de WiMAX
No requiere línea de vista entre emisor y receptor.
Es un estándar por el que no hay que pagar derechos de propiedad, como ocurre
con las tecnologías propietarias.
Esta vía de conexión permite tener una mayor propagación de la información, ya
que no necesita un cableado especial y por lo mismo es más rentable la entrada
a zonas de difícil acceso.
Permite transmitir servicios agregados como Voz sobre IP, datos y video.
Mejorar, simplificar y abaratar el acceso a la internet, a través de las “antenas”.
Las promesas de WiMax son tentadoras: Facilidades para el tele trabajo, la
telemedicina, la gestión de servicios públicos y el comercio electrónico, entre muchas
otras. Una de las grandes expectativas de esta tecnología es que haga mucho más fácil
y económico el acceso a la banda ancha.
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6.1.5 WiMAX Forum
El WiMAX Forum es un consorcio de empresas (inicialmente 67 y hoy en día más
de 100) dedicadas a diseñar los parámetros y estándares de esta tecnología, y a
estudiar, analizar y probar los desarrollos implementados. En principio se podría deducir
que esta tecnología supone una grave amenaza para el negocio de tecnologías
inalámbricas de acceso de corto alcance en que se basan muchas empresas, pero hay
entidades muy importantes detrás del proyecto. Las principales firmas de telefonía móvil
también están desarrollando terminales capaces de conectarse a estas nuevas redes.
Después de la fase de pruebas y estudios cuya duración prevista es de unos dos años,
se espera comenzar a ofrecer servicios de conexión a Internet a 4 Mbps a partir de
2007, incorporando WiMAX a las computadoras portátiles y PDA.
El 7 de diciembre de 2005, el IEEE aprobó el estándar del WiMAX MÓVIL, el
802.16e, que permite utilizar este sistema de comunicaciones inalámbricas con
terminales en movimiento. Muchos fabricantes de hardware y operadores estaban
esperando a esta decisión para empezar a desplegar redes de Wi MAX.
Lo que ocurría en la práctica es que pocos se atrevían a invertir en WiMAX bajo
el único estándar aprobado hasta ahora, el 802.16d, que sólo sirve para aquellos
terminales que están en un punto fijo. Ahora ya saben qué especificaciones técnicas
debe tener el hardware del WiMAX móvil, que es mucho más jugoso económicamente,
con lo que es posible diseñar infraestructuras mixtas fijo-móvil.
En Corea se ha materializado las ventajas de un WiMAX móvil trabajando en 2,3Ghz y
se le ha acuñado el nombre de WiBRO (Wireless Broadband).
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6.1.6 Fases de implementación
Intel prevé la instalación de WiMAX en tres fases:
La primera fase de la tecnología WiMAX (basada en el estándar IEEE 802.16-
2004) proporcionará conexiones inalámbricas fijas por medio de antenas
exteriores en la primera mitad de 2005.
A partir de 2005 WiMax está disponible para la instalación en interiores, con
pequeñas antenas parecidas a las de un punto de acceso WiFi. En este modelo
fijo en interiores, WiMax está disponible para su uso en amplias instalaciones de
banda ancha residenciales de consumidores, conforme estos dispositivos sean
diseñados para "instalación por parte del usuario", lo que disminuirá los costos
de instalación de los proveedores.
Desde el 2006, la tecnología WiMAX se integró en equipos de cómputo portátiles
para ser compatibles con la itinerancia entre las áreas de servicio de WiMax.
6.1.7 Implementación WiMAX en México.
Intel ha colaborado con instituciones privadas, públicas y entidades de gobierno
en la implementación de WiMax en México. La compañía telefónica Axtel desplegó la
primera red en Latinoamérica con tecnología WiMax, la cual comenzó operaciones en
noviembre de 2005, luego de meses de trabajo al lado de Intel. Desde entonces, Axtel
está entregando acceso a Internet de banda ancha en hogares y en empresas por
medio de WiMax fijo, basado en la especificación 802.16e del IEEE.
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La delegación Miguel Hidalgo, en la ciudad de México, efectuada en colaboración
con empresas del sector privado como el hospital ABC. La idea era incrementar la
seguridad pública en ciertas zonas de la delegación, en la colonia Américas. Allí se
instaló una red inalámbrica que conecta cámaras analógicas provistas con un zoom
impresionante que puede, desde la azotea del Hospital, tomar la placa de un auto.
La tecnología WiMax proyecta esas imágenes a la Delegación Miguel Hidalgo y a
la Secretaría de Seguridad Pública.
Gracias a esta tecnología, las autoridades pueden responder oportunamente a las
emergencias, y lo grabado por esas cámaras también puede servir como prueba contra
los delincuentes. De hecho, ya se han prevenido varios delitos y logrado algunas
detenciones.
Avantel, empresa de telecomunicaciones propiedad del grupo financiero
Banamex, con más de 3 mil 500 usuarios corporativos, ya ofrece los servicios de Net
Voice, basados en la tecnología inalámbrica WiMax, que le permiten a la compañía
expandirse con más usuarios y con más servicios para esos clientes, sin necesidad de
abrir calles para introducir fibra óptica.
Otra empresa que ha saltado al ruedo de WiMax es Ultranet, unidad operativa de
ZOMA TELECOM, un operador con televisión de cable inalámbrico (Ultravision),
estaciones radiales y otros servicios de comunicaciones en México. Con su servicio
Ultranet2go, ofrecen acceso de banda ancha inalámbrica personal en las ciudades de
Puebla y Cholula, en el estado de Puebla. La empresa se asoció con Navini Networks,
empresa miembro del WiMax Forum, para ofrecer acceso instantáneo de alta velocidad
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a 3 millones de usuarios potenciales y dar cobertura contigua de más de 155 kilómetros
cuadrados a usuarios de los sectores residencial, empresarial y profesional. La
empresa asegura que sus usuarios estarán magníficamente posicionados para
aprovechar el acceso móvil de banda ancha inalámbrica de próxima generación, WiMax
móvil, basado en 802.16e.
6.1.8 El futuro de WiMax
Según indica Intel, los miembros del grupo de trabajo del estándar IEEE 802.16
están trabajando en la evolución de la operación fija a la portabilidad y movilidad. La
enmienda IEEE 802.16e corregirá la especificación base para habilitar no sólo la
operación fija, sino también la portátil y la móvil. Los grupos de trabajo de IEEE 802.16f
e IEEE 802.16g se encargan de las interfaces de administración de la operación fija y
móvil.
En un escenario totalmente en movimiento, los usuarios podrán desplazarse
mientras tienen acceso de datos de banda ancha o a una sesión de transmisión en
tiempo real de multimedia. Todas estas mejoras ayudarán a hacer que WiMAX sea una
solución aún mejor para el acceso de Internet para economías en crecimiento.
Además de la tecnología WiMAX podría crear una red de comunicación
inalámbrica alternativa a las redes de telefonía celular en muchos países.
Una vez conectados los PDA, celulares y computadoras portátiles (laptops) a
internet a través de esta tecnología el usuario podría hacer llamadas de telefonía IP y
platicar o enviar mensajes usando la misma conexión a internet sin tener que pagar.
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Estas redes WiMAX, por lo tanto, competirían con las grandes compañías
celulares como antes ocurrió entre la Telefonía IP y las Bells, el correo y los servicios
postales o los programas de descargas de música y las compañías discográficas.
Pero no todo está claro en esto del WiMax. Según la consultora Prince & Cook,
los impulsores de la tecnología WiMax (Intel, Nokia, NEC, Alcatel) no se ponen de
acuerdo para definir las especificaciones de un estándar que permita certificar equipos
lo que sumado a otras cuestiones, genera retrasos.
La primera versión de WiMax, pensada para distribuir Internet inalámbrica de
banda ancha, se aprobó en 2004 pero las pruebas de certificación e interoperabilidad
entre equipos se retrasaron hasta ahora. Por eso, los primeros productos comerciales
"certificados" podrían estar listos recién en el 2006.
A pesar de esto ya están en desarrollo equipos y se están instalando antenas.
6.2 LMDS.
LMDS ó Local Multipoint Distribution Service (Sistema de Distribución Local
Multipunto) es una tecnología de conexión vía radio inalámbrica que permite, gracias a
su ancho de banda, el despliegue de servicios fijos de voz, acceso a internet,
comunicaciones de datos en redes privadas, y video bajo demanda.
LMDS aparece como una prometedora tecnología de gran valor estratégico en el
marco de las comunicaciones inalámbricas de banda ancha. Su importancia se debe
fundamentalmente a tres razones.
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En primer lugar, los sistemas LMDS se pueden desplegar e instalar muy
rápidamente en comparación con las tecnologías homólogas basadas en cable e
incluso con relación a sus homólogas inalámbricas. Además, estos sistemas
pueden ser ampliados muy fácilmente con un nivel de riesgo realmente bajo,
gracias a la naturaleza intrínsecamente modular de su arquitectura.
En segundo lugar, LMDS permite el acceso a Internet de alta velocidad, tanto
para el sector residencial como para el empresarial, gracias a las técnicas
digitales que se han incorporado recientemente.
Finalmente, esta tecnología presenta un importante potencial como tecnología de
acceso (especialmente compatible con las redes de fibra óptica) para nuevos
operadores que no dispongan de grandes recursos financieros, así como para
los CLEC (Competitive Local Exchange Carrier).
Básicamente, LMDS es una tecnología de comunicaciones inalámbricas de
banda ancha que se inscribe en el marco del multimedia y se basa en una concepción
celular. Estos sistemas utilizan estaciones base distribuidas a lo largo de la zona que se
pretende cubrir, de forma que en torno a cada una de ellas se agrupa un cierto número
de usuarios, generando así de una manera natural una estructura basada en células,
también llamadas áreas de servicio, donde cada célula tiene un radio de
aproximadamente 4 kilómetros (como promedio), pudiendo variar dentro de un intervalo
en torno a los 2-7 kilómetros . Y como indica la primera sigla de su nombre –L (local) –,
la transmisión tiene lugar en términos de distancias cortas.
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Figura 6.1 Sistema LMDS
El sistema LMDS se puede contemplar, desde un punto de vista global, como un
conjunto de estaciones base (también conocidas como hubs) interconectadas entre sí y
emplazamientos de usuario, donde las señales son de alta frecuencia (en la banda Ka)
y donde el transporte de esas señales tiene lugar en los dos sentidos (two-way)
desde/hacia un único punto (el hub) hacia/desde múltiples puntos (los emplazamientos
de usuario), en base siempre a distancias cortas .
6.2.1 Características de LMDS
Distancia de enlace: desde los 100m hasta 35km (dependiendo de la sensibilidad
de las unidades de abonado y la calidad de servicio a ofrecer. Los sistemas de
comunicación LMDS en la banda de 3,5GHz tienen la ventaja de no verse
afectados por la niebla, la lluvia o la nieve.
Modulación: se usa generalmente QAM o QPSK. La tecnología LMDS utiliza el
método de modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) que permite
reducir las interferencias y aumentar casi hasta el cien por cien la reutilización
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del espectro. El ancho de banda conseguido gracias a estas características se
acerca a 1 Gbps.
Régimen binario: hasta 8 Mbps (no concretado, en algunas fuentes nombran
hasta 45 Mbps).
Metodología de acceso: FDD, FDMA, TDD, TDMA y FH (frequency hopping).
Protocolo de Transporte: Celdas ATM, PPP y Ethernet por el aire.
6.2.2 Aplicaciones de LMDS
TV multicanal por subscripción
Interconectividad de redes LAN
Videoconferencia (IP o ISDN)
Frame Relay
Circuitos de Data dedicados (E1/T1, nX64)
ASP
ISP
Telefonía fija convencional (POTS)
6.2.3 Ventajas y Desventajas de LMDS
La tecnología LMDS se basa en la conversión de las señales en ondas de radio
que se transmiten por el aire. Esta nueva tecnología presenta una serie de ventajas
hasta ahora inalcanzables a través de las conexiones vía cable: alta capacidad de
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transmisión, despliegue e instalación muy rápida, crecimiento inmediato y simplicidad
en el mantenimiento.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Medio de transmisión radio Necesidad de línea de vista
Un mismo usuario puede recibir servicios muy diferentes tales como
acceso a Internet, telefonía, información multimedia bajo demanda, datos,
etc.
Alcance limitado
Permite la bidireccionalidad Tecnología nueva
Habilidad para manejar múltiples puntos de acceso de alta capacidad
La calidad de la señal no se ve afectada por las defectuosas redes de acceso
locales
Infraestructura escalable
Tabla 6.2 Ventajas y Desventajas de LMDS
6.2.4 Topología de red LMDS.
En el diseño de sistemas LMDS son posibles varias arquitecturas de red
distintas. La mayoría de los operadores de sistemas utilizarán diseños de acceso
inalámbrico punto – multipunto, a pesar de que se pueden proveer sistemas punto-a-
punto y sistemas de distribución de TV con el sistema LMDS. Es de esperarse que los
servicios del sistema LMDS sean una combinación de voz, datos y video. La
arquitectura de red LMDS consiste principalmente de cuatro partes:
Centro de operaciones de la red (NOC),
Infraestructura de fibra óptica,
Estación base.
Equipo del cliente (CPE).
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6.2.4.1 Centro de Operaciones de la Red
(Network Operation Center – NOC) contiene el equipo del Sistema de
Administración de la Red (Network Management System - NMS) que está encargado de
administrar amplias regiones de la red del consumidor. Se pueden interconectar varios
NOC´s. La infraestructura basada en fibra óptica, típicamente consiste de Redes
Ópticas Síncronas (SONET), señales ópticas OC-12, OC-3 y enlaces DS-3, equipos de
oficina central (CO), sistemas de conmutación ATM e IP, y conexiones con la Internet y
la Red Telefónica Pública (PSTNs).
6.2.4.2 Infraestructura de fibra óptica.
En la estación base es donde se realiza la conversión de la infraestructura de
fibra a la infraestructura inalámbrica. Los equipos que permiten la conversión incluyen la
interfaz de red para la terminación de la fibra, funciones de modulación y demodulación,
equipos de transmisión y recepción de microondas ubicados típicamente en techos o
postes.
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Figura 6.2 Topología de la Red LMDS con infraestructura de Fibra Óptica.
6.2.4.3 Estación Base.
La arquitectura estación-base alternativa simplemente provee enlace a la
infraestructura de fibra óptica. Todo el tráfico dentro de la infraestructura de fibra debe
terminar en switches ATM o equipos de oficina central.
6.2.4.4 Equipo del cliente (CPE).
Las configuraciones del equipo especial del cliente varían entre vendedor y
vendedor y dependen de las necesidades del cliente. Principalmente, toda
configuración incluye equipo microondas externo y equipo digital interno capaz de
proveer modulación, demodulación, control y funcionalidad de la interfaz del equipo
especial del cliente. El equipo del cliente puede añadirse a la red utilizando métodos de
división de tiempo (time-division multiple Access - TDMA), división de frecuencia
(frequency-division multiple Access - FDMA) o división de código (code-division multiple
Access – CDMA). Las interfaces de los equipos del cliente cubrirán el rango de señales
digitales desde nivel 0 (DS-0), servicio telefónico (POTS), 10BaseT, DS-1 no
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estructurado, DS-1 estructurado, frame relay, ATM25, ATM serial sobre T1, DS-3, OC-3
y OC-1. Las necesidades de los clientes pueden variar entre grandes empresas (por
ejemplo, edificios de oficinas, hospitales, universidades), en las cuales el equipo
microondas es compartido por muchos usuarios, a tiendas en centros comerciales y
residencias, en las que serán conectadas oficinas utilizando 10BaseT y/o dos líneas
telefónicas (POTS).
6.3 CDMA
CDMA (Code Division Multiple Access) usa una tecnología de Espectro Ensanchado,
es decir la información se extiende sobre un ancho de banda mucho mayor que el
original, conteniendo una señal (código) identificativa.
Una llamada CDMA empieza con una transmisión a 9600 bits por segundo.
Entonces la señal es ensanchada para ser transmitida a 1.23 Mega bits por segundo
aproximadamente.
El ensanchamiento implica que un código digital concreto se aplica a la señal
generada por un usuario en una célula. Posteriormente la señal ensanchada es
transmitida junto con el resto de señales generadas por otros usuarios, usando el
mismo ancho de banda. Cuando las señales se reciben, las señales de los distintos
usuarios se separan haciendo uso de los códigos distintivos y se devuelven las distintas
llamadas a una velocidad de 9600 bps.
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Los usos tradicionales del espectro ensanchado son militares debido a que una
señal ensanchada es muy difícil de bloquear, de interferir y de identificar. Esto es así
porque la potencia de estas señales esta distribuida en un gran ancho de banda y solo
aparecen como un ruido ligero. Lo contrario ocurre con el resto de tecnologías que
concentran la potencia de la señal en un ancho de banda estrecho, fácilmente
detectable.
6.3.1 Sincronización CDMA
En la fase final del radioenlace, sentido estación base - móvil nuestra llamada no
se transmite de forma continua. Cada cierto tiempo se conmuta entre los distintos
usuarios y se transmite parte de su llamada con el pseudo código correspondiente. Este
proceso se debe repetir continuamente para que un usuario no pierda la llamada al no
reconocer su código concreto. Por ello las estaciones base deben estar sincronizadas
con una referencia de tiempo común.
El Sistema del Posicionamiento Global (GPS) usa esta técnica de sincronización.
GPS es un satélite basado en un sistema de radionavegación capaz de proporcionar
mediante medios prácticos y económicos la posición, velocidad, y tiempo a un número
ilimitado de usuarios, de forma continua.
Hoy en día existen muchas variantes, pero el CDMA original es conocido como
cdmaOne bajo una marca registrada de Qualcomm. A CDMA se le caracteriza por su
alta capacidad y celdas de radio pequeño, que emplea espectro extendido y un
esquema de codificación especial y lo mejor de todo es muy eficiente en potencia.
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Figura 6.3 La evolución de las distintas tecnologías
6.3.2 Ventajas Fundamentales de CDMA
Mejora el tráfico telefónico.
Mejora la calidad de transmisión de voz y eliminación de los efectos audibles
de fanding (atenuación) multitrayecto.
Reducción del número de lugares necesarios para soportar cualquier nivel de
tráfico telefónico.
Simplificación de la selección de lugares.
Disminución de las necesidades en despliegue y costos de funcionamiento
debido a que se necesitan muy pocas ubicaciones de celda.
Disminución de la potencia media transmitida.
Reducción de la interferencia con otros sistemas.
Bajo consumo de energía lo cual ofrece más tiempo de conversación y
permitirá baterías más pequeñas y livianas.
6.3.3 Beneficios de CDMA
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Información paquetizada
Seguridad y privacidad.
Control del nivel de potencia.
Bajo consumo de potencia y baterías más duraderas en las terminales.
Amplia cobertura con pocas celdas.
Pocas llamadas caídas.
Resistencia a la interferencia, ruido del ambiente y multitrayectorias.
Implantación más rápida.
Ancho de banda en demanda.
Compatibilidad hacia adelante y hacia atrás.
Calidad de voz mejorada.
Tecnología ampliamente reconocida.
Existen más de 75 fabricantes de tecnología CDMA en el mundo, además existen hoy en día más de 80 millones de usuarios que utilizan la tecnología de CDMA.
CDMA en México
Operador Tipo de Sistema Fabricante de la
infraestructura
Movistar Celular Motorola
Movistar Celular Motorola
Grupo Iusacell PCS Lucent
Grupo Iusacell Celular Lucent
Movistar Celular Motorola
Pegaso WLL y móvil Alcatel, Qualcomm y
Ericsson
Pegaso PCS Alcatel y Qualcomm
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Movistar Celular Motorola
Unefon PCS Nortel Networks
Grupo Iusacel: Comcel, Portatel, Telecom, SOS
PCS: Personal Communication Services
WLL: Wireless Local Loop
Tabla 6.2 Usuarios CDMA en México.
6.3.4 Evolución tecnológica
En sus comienzos, la telefonía celular utilizó tecnología —llamada ahora de
primera generación o 1G— analógica, encarnada en Advanced Mobile Phone Service (AMPS) y cuyo propósito era exclusivamente la de brindar servicios de voz.
Con la introducción de los servicios digitales da inicio la segunda generación o
2G, con el IS-95A de Code Division Multiple Access (CDMA), Time Division Multiple Access (TDMA) y Global System for Mobile Communications (GSM)
como principales exponentes. Mejora la velocidad y se comienzan a vislumbrar
algunos servicios —como caller ID y SMS— y transmisión de datos.
Algunos quieren introducir una generación intermedia —2,5 G— con General Packet Radio System (GPRS) y Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE), como paso previo a la real próxima generación.
Finalmente aparece la tercera generación o 3G con la evolución de CDMA en
CDMA2000, CDMA 1xEV-DO y CDMA 1xEV-DV, y — W–CDMA (o UTMS) como el
siguiente paso de GSM.
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Con esta tecnología continúan los servicios de voz digitales, se incorpora
completamente la transmisión de multimedia —audio, video, juegos, aplicaciones y
televisión— con altas velocidades de transferencia que alcanzan los 2M/sec.
6.3.4.1 Generación 2.5G
La generación 2.5G se caracteriza por el aumento de la velocidad en la
transmisión de datos utilizando redes de conmutación de paquetes . La 2.5G la
realización principalmente aquellos operadores que optaron por TDMA/GSM como
tecnología base. El brinco directo a la tercera generación (3G), se les complicó y
optaron por crear una intermedia entre la 2G y 3G. EDGE (Enhanced Data Rates for
Global Evolution) y GPRS (General Packet Radio Service) son los ejemplos más
característicos de esta generación. Las velocidades de transmisión máximas son 384
Kbps para EDGE y 115 Kbps para GPRS. El sistema característico de los operadores
cuya tecnología base es CDMA se llama "CDMA 2000 1X" y trabaja a una velocidad
máxima de 144 Kbps.
GPRS (General Packet Radio Service, 'Servicio General de Radio Paquetes').
Esta tecnología añade a las redes GSM la posibilidad de transmitir paquetes
de datos. Utiliza la misma infraestructura GSM para enviar la voz y añade una
infraestructura de red que permite utilizar un conjunto de protocolos para la
transmisión de paquetes de datos. La tecnología GPRS permite transmitir
datos a velocidades de hasta 171 Kbps. Esta tecnología se ha implementado
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fundamentalmente en Europa, aunque se está expandiendo a aquellas otras
regiones con sistemas GSM.
EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution,( 'Velocidades Mejoradas de
Datos para la Evolución de GSM'). Se trata de una variación de la tecnología
GPRS que permite alcanzar velocidades de transmisión de datos de hasta
384 Kbps. Para conseguir esto, se utiliza parte del canal de voz.
IS-95B. Esta tecnología añade la capacidad de transmitir datos a 64 Kbps a
las redes CDMA (IS-95A). Esta tecnología se ha implementado
principalmente en Corea, Japón y Norteamérica.
IMode. Esta tecnología desarrollada en Japón es complementaria de las
redes CDMA. Permite entregar correo electrónico y navegar por los servicios
ofrecidos por los proveedores de información. La velocidad de transmisión es
de 9,6 Kbps.
6.3.4.2 Generación 3G
Como sistema de celulares de tercera generación CDMA proporcionará a los
usuarios terminales multimodo y multibanda, con cámara de video incorporada, pantalla
de colores, y gran capacidad de memoria. Y gracias a una interfaz de aire flexible,
aportará "roaming mundial" entre diferentes países y también con sistemas de segunda
generación.
Evoluciona para integrar todos los servicios ofrecidos por las distintas
tecnologías y redes actuales y se podrá utilizar con casi cualquier tipo de terminal
(teléfonos móviles y fijos, inalámbricos, celulares, terminal multimedia, acceso a Internet
a alta velocidad, etc.), tanto en ambientes profesionales como domésticos, ofreciendo
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una mayor calidad de los servicios y soportando la personalización por parte del usuario
y los servicios de multimedia móviles en tiempo real.
Se puede decir que la tecnología celular de tercera generación comenzó en 1985
cuando la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones, conocida en inglés por ITU,
lntemational Telecommunications Union) anunció su iniciativa de crear un nuevo
sistema de comunicaciones móviles al que llamó FPLMTS (Future Public Land Mobile
Telecommunications System, 'Futuro Sistema Público de Telecomunicaciones Móviles
Terrestres'). Esta iniciativa se concretó en 1996 con la creación de IMT2000
(lntemational Mobile Communicactions, 'Comunicaciones Móviles Internacionales'). El
número 2000 se le puso porque se esperaba que la nueva tecnología estuviera lista
para la primera década del nuevo milenio y porque la banda de frecuencia asignada era
2GHz (2000 MHz).
Figura 6.5 Teléfono móvil de tercera generación.
El objetivo de IMT2000 es definir un marco dentro del cual puedan coexistir
distintas tecnologías 30, asegurándose la interoperatividad de servicios (roaming,
portabilidad, multimedia, etc.). De hecho, IMT2000 pretende ir más allá de un acuerdo
entre tecnologías celulares. La visión es disponer de un sistema universal de
comunicaciones que cubra todo tipo de redes: con cables y sin cables, terrestres y
satelitales.
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Después de muchas luchas entre todos los grupos de intereses, finalmente se
llegó a un acuerdo de tecnología única en marzo de 1999. Esta tecnología se basa en
una base única, conocida como WCDMA (Wideband CDMA, 'CDMA de Banda Ancha'),
desarrollada en Japón por NTT DoCoMo), sobre la que se desarrollan tres modos
opcionales:
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System, 'Sistema Universal de
Telecomunicaciones Móviles'). Es el estándar europeo creado como
evolución de la arquitectura OSM MAP basada en WCDMA. Ofrece servicios
de voz, fax, mensajes multimedia, así como servicios de datos a velocidades
de hasta 2 Mbps.
CDMA-2000. Es una evolución del estándar americano CDMAOne. La
particularidad de esta tecnología es que, a finales del año 2000, se convirtió
en la primera tecnología 3G que ve el mercado. Los primeros en
comercializarla fueron las empresas coreanas SK Telecom, LG Telecom y KT
Freetel. Esta primera versión, CDMA-2000-1x, permite transmitir datos a 300
Kbps. TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple
Access, 'División de Tiempo-Acceso Múltiple Síncrono por División de
Código'). Es una combinación de las técnicas
TDMA y CDMA. Esta tecnología ha sido desarrollada por Siemens y CATT,
academia china para la tecnología de las telecomunicaciones. Su mayor
ventaja es que permite interoperar con las redes 2G.
Desde el punto de vista de la transmisión de datos, la tercera generación define
tres modalidades de transmisión: 144 Kbps para usuarios de mucha movilidad, 384
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Kbps para usuarios con movilidad limitada (de a pie) y 2 Mbps para usuarios sin
movilidad.
Tecnología. Descripción.WCDMA Wideband CDMA (CDMA de banda ancha), desarrollada en Japón por NTT DoCoMo, es
la base tecnológica en la que se sustentan las tecnologías 3G asociadas a IMT2000.UMTS Universal Mobile Telecommunications System (Sistema Universal de telecomunicaciones
Móviles), es el estándar europeo creado como evolución de la arquitectura GSM, basada en WCDMA, ofrece servicios de voz, fax, mensajes multimedia, así como servicios de datos a velocidades de hasta 2Mbps.
CDMA-2000 Evolución del estándar americano CDMAone, las empresas Morenas SK Telecom, LG Telecom y KT Freetel la convirtieron en la primera tecnología 3G que ve el mercado al comercializarla a finales del año 2000. Esta primera versión CDMA-2000-1x permite transmitir datos a 300Kbps.
TD-SCDMA Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access (Division de Tiempo - Acceso Múltiple Asíncrono por División de Código) Desarrollada por SIEMENS Y CATT, es una combinación de las técnica TDMA y CDMA, su mayor ventaja es que permite interoperar con las redes 2G.
Tabla 6.3 Algunas tecnologías 3G existentes en el mundo.
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CONCLUSIONES
El desarrollo que ha experimentado Internet actualmente ha creado necesidades
de acceso crecientes y cada vez más exigentes por parte de sus usuarios. Tal es así
que muchos dependen del acceso para desarrollar parte de su actividad cotidiana,
debiendo revisar el correo electrónico permanentemente, recuperar información para
completar sus informes, o simplemente buscar un dato o una dirección, por nombrar
unos pocos ejemplos. Quienes por su actividad deban desplazarse de un lugar a otro
requieren poder acceder a Internet en forma simple y desde cualquier ubicación, como
los usuarios móviles con sus equipos portátiles en oficinas y bodegas, los que necesitan
no solo portabilidad sino movilidad, surgiendo así las redes inalámbricas como una
imperiosa necesidad. Para lograr movilidad las computadoras portátiles requieren
señales de radio para comunicarse, y así ya no es necesario estar atado a un alambre
para conectarse. La tecnología inalámbrica en la actualidad se ha hecho disponible en
muchos lugares públicos como aeropuertos, cafeterías, universidades y otros.
La tecnología inalámbrica de banda ancha revolucionará la vida de los usuarios
permitiendo conectarse directamente con las personas y la información relevante
mediante una conexión a alta velocidad desde cualquier parte. no viene a sustituir nada,
sino a complementar los huecos que dejan otras tecnologías.
La movilidad será uno de los detonantes de redes de banda ancha y dispositivos
cada vez más móviles y potentes.
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CONCLUSIONES GENERALES
Aunque la historia de las comunicaciones por radio es reciente, los beneficios
que acarreó son enormes. En realidad es muy difícil imaginar nuestro mundo moderno
interconectado sin las comunicaciones inalámbricas.
Las redes inalámbricas hacen exactamente el mismo trabajo que realizan las
redes cableadas: interconectan computadoras y otros dispositivos informáticos
(impresoras, módem, etc.) para permitirles compartir recursos. Las redes locales
permiten interconectar desde dos computadoras hasta cientos de ellos situados en un
entorno donde la distancia máxima de un extremo a otro de la red suele ser de algunos
cientos de metros. Esto quiere decir que las redes de área local se limitan generalmente
al ámbito de un edificio. No obstante, distintas redes locales situadas en distintos
edificios pueden interconectarse entre sí formando un único entorno de red.
Los estándares IEEE 802.11a/b/g han liberado al usuario de los cables que
conectaban los computadores al Internet. Los usos comerciales de las redes WLAN, a
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pesar de ser recientes, son muy populares y su uso se ha hecho imprescindible en las
oficinas, residencias, y todos los lugares intermedios (cafés, aeropuertos, hoteles, etc.).
La instalación de WLANs requiere entender bien la tecnología, como así también
de los requisitos del usuario y sus expectativas.
Cada instalación WLAN es única, y es imposible dar respuesta sencilla que cubra
todo tipo de instalaciones. La elección entre los estándares 802.11a, b ó g depende de
un número de factores como ya se ha explicado anteriormente.
En algunos casos los requerimientos son tales que tiene sentido combinar ambos
estándares (a y b ó a y g), especialmente a medida que surgen los dispositivos de
usuarios
La elección final necesita hacerse en base a un previo análisis de elementos que
determinan las necesidades y requerimientos a cubrir:
Requisitos de capacidad total: Para las instalaciones de alta densidad de
usuario, el estándar 802.11a es la mejor opción, mientras que ampliaciones del
números de usuarios a instalaciones existentes, se podrían beneficiar de la
migración al estándar 802.11g.
Problemas de Interferencia: Los teléfonos sin hilos, Bluetooth y hornos
microondas que operan en la misma banda de 2.4GHz, podrían causar
interferencia, por lo tanto el cambio a la banda de 5GHz (802.11a) sería la
elección apropiada.
El Uso de Hot Spots Públicos: Los usuarios de una instalación que están
intermitentemente en la oficina y necesitan acceso a la red cuando están
trabajando en la calle, una elección compatible del estándar 802.11b es el
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requisito apropiado, dado que la mayoría de los hot spots públicos operan con el
estándar “b.
Independientemente de la elección final, si estas redes inalámbricas están
correctamente diseñadas, la satisfacción del usuario y las ganancias de productividad
son altas.
Las ventajas que ofrece una red de área local, sea cableada o inalámbrica, son las
siguientes:
Permite compartir periféricos: impresoras, escáneres, etc.
Permite compartir los servicios de comunicaciones.
Permite compartir la información contenida en cada computadora.
Permite compartir aplicaciones
No cabe duda de que las redes inalámbricas ofrecen una mayor comodidad de uso
o una mayor facilidad de instalación, pero toda tecnología tiene sus propias limitaciones
hemos concluido una pequeña lista de algunas ventajas y posibles inconvenientes que
tiene la tecnología inalámbrica:
Ventajas Desventajas
Movilidad.
Desplazamiento
Flexibilidad
Ahorro de costes.
Escalabilidad.
Menor ancho de banda
Mayor inversión inicial.
Seguridad
Interferencias.
Incertidumbre tecnológica.
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GLOSARIO
802.11 Estándar: El 802.11, o IEEE 802.11 se refiere a los estándares IEEE (Instituto
de Ingenieros Eléctrico Electrónico) que define la tecnología de radio usada para las
redes inalámbricas de área local. El IEEE es una organización internacional que agrupa
a los ingenieros eléctricos y electrónicos. Entre sus múltiples actividades desarrolla
estándares internacionales en las tecnologías eléctricas y electrónicas. El subgrupo de
estándares 802 desarrolla los estándares para redes de área local y áreas
metropolitanas (wide).
802.11b/a/g: El estándar 802.11b define la operación en la banda 2.4 GHz (con
velocidades de hasta 11 Mbps). El estándar 802.11a (con velocidades de hasta 54
Mbps), define la operación en la banda 5 GHz, mientras el estándar 802.11g funciona
en la misma banda de frecuencia del 802.11b pero con velocidades de transmisión de
datos del estándar 802.11a.
Ad Hoc: Un Ad-Hoc es un grupo de computadoras, cada una con adaptadores LANA
conectados como una red inalámbrica independiente.
Alcance es la distancia máxima a la que pueden situarse las dos partes de la
comunicación inalámbrica
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Ancho De Banda: Es la medición de la capacidad de transmisión de datos que es
disponible en una red (cableada). La disponibilidad de ancho de banda depende de
varias variables tales como la velocidad de transmisión de los distintos dispositivos
conectados a la red, la sobrecarga de la red, el número de usuarios y la velocidad
intrínseca de la red.
Backbone—The core infrastructure of a network. The portion of the network that
transports information from one central location to another central location where it is
unloaded onto a local system.
Banda Ancha (O Broadband): Enlaces de datos de alta velocidad, generalmente más
veloces de 128 Kbps y normalmente superiores al rango de 0.5 a 1 Mbps.
Base Station: En comunicaciones móviles, una estación base es la central
receptora/transmisora de radio, que mantiene comunicación con el radioteléfono móvil.
BFSK: Binary Frequency Shift Keyed O Alternando Frecuencia Binaria.
Bits Por Segundo (bps): Es la unidad de medida para la medición de la velocidad de
transmisión de datos basado en el numero de bits enviados o recibidos en un segundo.
Bits por segundo (o bps) es a menudo confundido con bytes por segundo (o Bps).
Byte: Es la unidad normalmente usada para medir capacidad de almacenamiento de la
información (1byte es igual a 8 bits).
BPSK: Binary Phase Shift Keyed O Alternando Cambio De Fase Binaria
BSS: Basic Service Set. It is an access point and all the LAN PCs that are associated
with it.
CCK: Complementary Code Keying O Alternando Códigos Complementarios
CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance.
DBPSK: Differential Binary Phase Shift Keyed O Alternando Diferencia Binaria De Fase
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Descripción formal de una serie de reglas que deben ser obedecidas para la
comunicación entre computadoras y otros dispositivos conectados en una red y que
deben intercambiar información.
DQPSK: Differential Quadrature Phase Shift Keyed O Alternando Dife Rencia De Fase
En Cuadratura
DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum O Espectro Distribuido Consecuencia Directa
EAP: Extensible Authentication Protocol, which provides a generalized framework for
several different authentication methods.
Escalabilidad. Se le llama escalabilidad a la facilidad de expandir la red después de su
instalación inicial
FCC: Federal Communications Comission, Comisión Federal de Comunicaciones de los
Estados Unidos
FHSS: Frequency Hoping Spread Spectrum O Espectro Distribuido Con Saltos De
Frecuencia
GFSK: Gaussian Frequency Shift Keyed O Alternando Cambios De Frecuencia
Gausiana
Hot Spot:Un lugar donde se puede acceder al servicio Wi Fi, ya sea gratis o con un
cargo adicional. Según el modelo de negocio o el nivel de seguridad el acceso del
usuario puede ser limitado en ancho de banda, duración de la conexión o funcionalidad
ofrecida.
Infraestructura de red: Red inalámbrica centrada en un punto de acceso. En este
entorno los puntos de acceso no solo proporcionan comunicación con la red cableada
sino que también median el tráfico de red en la vecindad inmediata.
La unidad de medición de frecuencia, equivalente a ciclos por segundo.
mega bits por segundo (o 11 Mbps o 11 Mbits/seg), es equivalente a 1.375 mega bytes
por segundo (o 1.375 Mbps) aunque raramente usada.
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Microcélula: El espacio físico en el que un número de dispositivos de redes
inalámbricas pueden comunicarse. Puesto que es posible tener células solapándose así
como células aisladas los saltos entre células están establecidos por alguna regla.
Multipath: La variación de la señal causada cuando las señales de radio toman varios
caminos desde el transmisor al receptor.
Nodo inalámbrico: Computadora de usuario con una tarjeta de red inalámbrica
(adaptador).
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing O Multiplexando División De
Frecuencia Ortogonal
Protocolo:Punto de acceso es como una estación base utilizada para gestionar las
comunicaciones entre los distintos terminales. Los puntos de acceso funcionan de
forma autónoma, sin necesidad de ser conectados directamente a ningún computadora.
Punto de acceso: Dispositivo que transporta datos entre una red inalámbrica y una red
cableada (infraestructura).
QAM: Quadrature Amplitude Modulation O Modulación De Amplitud En Cuadratura
QPSK: Quadrature Phase Shift Keyed O Alternando Cambios De Fase En Cuadratura
Red independiente: Red que proporciona (normalmente temporalmente) conectividad
de igual a igual sin depender de una infraestructura completa de red.
Redes Inalámbricas LANs (o WLAN): Abreviación por Redes de Área Local
Inalámbrica. No obstante unas pocas excepciones, se refiere generalmente a la red que
opera basada en el estándar 802 IEEE y dispositivos conformes.
Redes Inalámbricas: Es una infraestructura que permite la comunicación entre los
diferentes nodos de modo inalámbrico. Una red permite a dispositivos de diferente tipo
a compartir todos los recursos conectados a ella.
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Roaming: Movimiento de un nodo inalámbrico entre dos microcélulas. Roaming se da
normalmente en infraestructuras de redes construidas con varios puntos de acceso.
Wi-Fi (Fidelidad Inalámbrica O Wireless Fidelity): Un conjunto de tecnologías de red
basadas en los estándares de radio IEEE 802.11b, IEEE 802.11a y IEEE 802.11g, para
proveer una conectividad inalámbrica rápida, confiable y segura. Una red Wi Fi puede
usarse para conectar computadoras u otros tipos de dispositivos de computación (Ej.
PDAs) entre sí, al Internet y otras redes cableadas. Las redes Wi Fi funcionan en las
bandas de radio 2.4 GHz y 5 GHz (dos bandas) sin requerir licencias para el uso del
espectro.
WECA: Wireless Ethernet Compatibility Alliance la Alianza Wi-Fi (o Wi-Fi Alliance) es
una organización sin fines de lucro formada en 1999 con el objetivo de certificar la inter-
operabilidad y compatibilidad de los productos WLAN que operan según el estándar
IEEE 802.11. En la actualidad la Alianza Wi-Fi tiene 193 miembros que representan
empresas de todas partes del mundo. Desde que comenzó a operar en marzo del año
2000, ha certificado más de 600 productos. El objetivo de la Alianza Wi-Fi es de mejorar
la experiencia del usuario deesta tecnología asegurando la Inter.-operabilidad de
equipos producidospor distintos fabricantes.
WLANA (Wireless LAN Association): La Asociación de LAN inalámbricos es una
organización sin fines de lucros que agrupa los líderes de la industria. WLANA
promueve la divulgación, aplicaciones y experiencias en el uso de esta nueva
tecnología y ofrece muchísimos recursos a usuarios de WLAN en el Web. También es
el portavoz de la industria respecto a la prensa y agencias de gobierno
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BIBLIOGRAFIA
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802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide.
Matthew GastO´Reilly2002
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Benny BingKluwer Academic2000
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Build Your Own Wireless LAN.
James Trulove.McGraw-Hill2002
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Building Wireless Community Network.
Rob FlickengerO´Reilly
Redes Inalámbricas WI-FI - cxcix -
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Publication 2003TitleAutorPublisherPublication
Designing a Wireless Network.
Jeffrey Wheat, Randy Hiser, Jackie Tucker, Alicia Neely, Andy McCullough.Syngress2001
TitleAutorPublisherPublication
Hack Proofing Your Wireless Network.
Christian Barnes et al.Syngress2002
TitleAutorPublisherPublication
Handbook of Wireless Networks ans Mobile Computing.
Ivan StojmenoviWiley2002
Title
Autor
Publisher
Publication
Hotspot Network: WiFi for Public Access Locations.
Daniel MinoliMcGraw-Hill2002
Redes Inalámbricas WI-FI - cc -
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