wifi normas y diseÑo muy bueno.pptx

Redes Inalmbricas y Movilidad

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas

WANMANLANPAN3GWCDMAGPRSEDGEWiMAX802.16BroadbandWi-Fi802.11UWBandBluetoothRFID/TAG**

Ing. Albino Goncalvesoctubre 200922WiMAX 802.16 is optimized for Internet Protocol-based wireless broadband and provides advantages for service providers wanting to offer high data-rate applications. We believe that this complements 3G and that there are applications where each excels compared to the other. In general, 3G excels where voice is a priority and WiMAX will excel when high-speed data is a priority. WiMAX will not replace 3G networks, but in many cases may be deployed as a data overlay network enabling operators to provide new high value IP-data services as well as to off-load data traffic from their 3G networks.The technical and financial characteristics of WiMAX and 3G networks are distinct and the business objectives and network environments of each service provider will determine which technology or mix of technologies best meets their needs.Wi-Fi es un sistema de envo de datos sobre redes computacionales que utiliza ondas de radio en lugar de cables. Adems es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente WECA Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organizacin comercial que adopta, prueba y certifica que los equipos cumplen los estndares 802.11.WiFihttp://es.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009WiFi y el logotipo (ying-yang) fueron inventados por Interbrand. Los miembros fundadores de la Wireless Ethernet Compatibility Alliance WECA, ahora conocida como WiFi Alliance, contrataron a Interbrand para que proporcionara un nombre y logotipo que pudiese utilizarse en la marca de intercompatibilidad y para el marketing. WiFi

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Arquitectura de los Estndares IEEE 802802.3:CSMA/CD(Ethernet)802.12:DemandPriority802.15:WPAN802.5:TokenRing802.16BBWA802.11:WLAN802.20:MBWA802.1: Puentes Transparentes802.2: LLC (Logical Link Control)CapaFsicaSubcapaLLCSubcapaMAC(MediaAccessControl)802.1: Gestin802.1: Perspectiva y Arquitectura802.10: Seguridad802.17RPR

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-5Los puentes transparentes forman parte del estndar IEEE 802.1. En el modelo utilizado por dichos estndares los puentes transparentes se encuentran en la capa de enlace, justo por encima de la parte especfica de cada tecnologa LAN. De esta forma resultan ser independientes del tipo de LAN y aplicables a todas ellas.Modelo de Referencia de 802.11PMD (Physical Media Dependent)

PLCP (Physical Layer Convergence Procedure)Subcapa MAC:Acceso al medio (CSMA/CA)Acuses de reciboFragmentacinConfidencialidad (WEP, WAP, WAP2)Capa deenlaceCapafsicaInfrarrojos802.11OFDM802.11aDSSS802.11FHSS802.11Subcapa LLC (802.2)HR/DSSS802.11bDSSS-OFDM802.11g

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-6La norma 802.11 sigue el mismo modelo o arquitectura de toda la familia 802, es decir especifica la capa fsica y la subcapa MAC de la capa de enlace.En la capa fsica se distinguen dos subcapas. La inferior, llamada PMD (Physical Media Dependent), corresponde al conjunto de especificaciones de cada uno de los sistemas de transmisin a nivel fsico. La subcapa superior, PLCP (Physical Layer Convergence Procedure) se encarga de homogeneizar de cara a la capa MAC las peculiaridades de las diversas especificaciones de la subcapa PMD.En la subcapa MAC se especifica el protocolo de acceso al medio propiamente dicho, as como una serie de peculiaridades propias de redes inalmbricas como son el envo de acuses de recibo (ACK), la posibilidad de realizar fragmentacin de las tramas y los mecanismos de encriptacin para dar confidencialidad a los datos transmitidos.Certificacin WiFi AllianceWiFi Alliance es un consorcio de fabricantes de hardware y software cuyo objetivo es promover el uso de tecnologa 802.11y velar por su interoperabilidad.Para ello, WiFi Alliance ha definido un proceso de certificacin, de forma que cualquier fabricante puede someter a prueba sus productos, y si la superan podr poner el sello correspondiente.Los requisitos de certificacin de WiFi Alliance se basan en la norma 802.11 pero no son equivalentes. Algunas funcionalidades (opcionales) de 802.11 no se exigen en la certificacin WiFi y en algn caso se exigen funciones adicionales, sobre todo para garantizar aspectos de interoperabilidad y seguridad.

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-7Tipos de Redes 802.11Redes ad hoc: sin puntos de acceso (APs). Los ordenadores se comunican directamente.Redes de infraestructura: con al menos un AP. Pueden ser de dos tipos:BSS (Basic Service Set): la zona de cobertura que abarca un AP. El AP puede o no estar conectado a una red ESS (Extended Service Set): es un conjunto de dos o ms BSS, es decir dos o ms APs, interconectados de alguna manera a nivel 2. La red que interconecta los APs se denomina el DS (Distribution System)Los APs actan como puentes transparentes traductores entre 802.11 y 802.3

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-8

Red ad hoc

Para que los porttiles puedan salir a Internet este PC puede actuar de router

Internet

147.156.1.15/24147.156.2.1/24147.156.2.2/24147.156.2.3/24147.156.2.4/24

Tarjeta PCITarjeta PCMCIACanal 9

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-9El caso ms sencillo de red inalmbrica es el que se constituye cuando se colocan fsicamente prximos varios ordenadores dotados de tarjeta de red inalmbrica. En este caso cada ordenador se comunica con los dems directamente. Al ser un medio broadcast cada trama es recibida por todos los ordenadores (por todos los que se encuentren dentro del rango de alcance del emisor).A nivel IP la numeracin deber corresponder a una red, es decir todos los ordenadores debern configurarse con una direccin IP que tenga un prefijo comn.Eventualmente uno de los ordenadores podra tener adems una tarjeta de red Ethernet, por ejemplo, y actuar como router para el resto, de forma que pudieran salir a Internet a travs de el. En ese caso habra que definirle como router por defecto para el resto.

Internet

Punto deacceso (AP)147.156.1.20/24147.156.1.21/24147.156.1.22/24147.156.1.25/24147.156.1.24/24147.156.1.23/24147.156.1.1/24Las estaciones solo se comunican a travs del AP, no directamente Canal 1En el AP el canal se configura manualmente. Las estaciones se adaptan automticamente rea de coberturaBSS

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-10Hasta ahora en los ejemplos solo habamos visto ordenadores con tarjetas LAN inalmbricas. Ahora incorporamos un nuevo elemento que denominamos Punto de Acceso o AP. Un AP es un dispositivo diseado especficamente para constituir una LAN inalmbrica. Los puntos de acceso son a menudo los dispositivos que permiten integrar una LAN inalmbrica con una LAN convencional.

Internet

BSS 1Canal 1BSS 2Canal 6Sistema dedistribucin (DS)El DS (Distribution System) es el medio de comunicacin entre los AP.Normalmente es Ethernet, pero puede ser cualquier medio. Debe haberconectividad a nivel 2 entre los APs que forman el ESSCada BSS (cada AP) tiene un rea de cobertura que es su celda inalmbrica. Si el usuario cambia de celda se conectar al nuevo BSS.ESS

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-11La topologa de un ESS (Extended Service Set) consiste en tener dos o ms APs interconectados (normalmente por una LAN convencional), de forma que cada AP abarca una zona o celda que corresponde a su radio de alcance. Los usuarios pueden moverse libremente de una celda a otra y su conexin se establecer automticamente con el AP que tengan ms cerca, o mas exactamente con aquel del que reciban una seal ms potente.

Internet

Canal 1

Canal 1

Repetidor inalmbricoESS

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-12Aqu se muestra un ejemplo de un sistema de distribucin sin cablesEn este caso se ha ampliado el tamao de una celda colocando un segundo AP que se conecta con el primero por el mismo canal de radio que se utiliza para conectar las estaciones. Evidentemente en esta disposicin existe un gran solapamiento de las dos celdas, ya que la distancia del segundo AP respecto del primero no puede ser superior a su radio de alcance.

Internet

Canal 1

Canal 7

Canal 13Puente inalmbricoESS

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-13Tambin es posible realizar la comunicacin entre los APs por un canal diferente y utilizar antenas direccionales. Esto aumenta el alcance permitiendo separar ms los APs. Adems permite que las celdas se sintonicen en canales diferentes, minimizando de esta forma las interferencias en la zona de solapamiento. Pero para que eso sea posible los APs deben disponer de dos emisores de radio.STASTASTASTASTASTAESSIBSSBSSRed de InfrastructuraRed Ad Hoc STA: StationAP: Access PointDS: Distribution SystemBSS: Basic Service Set ESS: Extended Service SetAPAPSTADSSTA

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-14Trama 802.11Distribution System (DS)Trama 802.11 de datosTrama EthernetControlTramaDura-cinDireccin1Direccin2Direccin3Seq.Direccin4 DatosCRC2 Bytes 2 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 6 Bytes 0-2312 Bytes 4 BytesDireccinDestinoDireccinOrigenETypeDatosCRC6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 46-1500 Bytes 4 Bytes

IPIPCabecera LLC/SNAP (802.2)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-15Permite la coexistencia de varias verisones del protocoloIndica si se trata de una trama de datos, de control o de gestinIndica por ejemplo si es una trama RTS o CTSIndica si la trama va dirigida hacia o tiene su origen el DS Indica que siguen ms fragmentosIndica que esta trama es un reenvoPara dormir o despertar a una estacinAdvierte que el emisor tiene ms tramas para enviarLa trama est encriptada con WEP (Wireless Equivalent Privacy)Las tramas que tiene puesto este bit se han de procesar por ordenDice cuanto tiempo va a estar ocupado el canal por esta tramaDireccin de origen(1), destino(2), AP origen (3) y AP destino(4)Nmero de secuencia (cuando la trama es un fragmento)Vers.TipoSubtipoHaciaDSDesde DSMFReint.PwrMasWOBits 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1Vers.:Tipo:Subtipo:Hacia DS, Desde DS:MF:Reint.:Pwr:Mas:W:O:Duracin:Direccin 1,2,3,4:Seq.:ControlTramaDura-cinDireccin1Direccin2Direccin3Seq.Direccin4DatosCRC2 Bytes 2 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 6 Bytes 0-2312 Bytes 4 BytesIPTrama 802.11

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-16Tramas de gestinTramas baliza (beacon)Tramas de sonda peticin/respuestaTramas de autenticacin/deautenticacinTramas de asociacin/reasociacin/desasociacinTramas de controlTramas RTS (Request To Send) y CTS (Clear To Send)Tramas ACK (Acknowledgement, acuse de recibo)Tramas de datos (paquetes IP, ARP, ST, etc.)Tipos de Trama 802.11

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-17Modos de Operacin de 802.11Modo DCF, Distributed Coordination Function (Obligatorio en 802.11). Funcionamiento tipo Ethernet, no hay un control centralizado de la red, todas las estaciones son iguales. As funcionan las redes ad hoc y la mayora de las redes con Aps

Modo PCF, Point Coordination Function. Solo puede usarse cuando hay APs. El AP controla todas las transmisiones y asigna turnos a las estaciones (funcionamiento tipo token ring). No forma parte del conjunto de estndares de la WiFi alliance y su implementacin en 802.11 es opcional.

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-18Todos los envos son confirmados mediante ACKSi Juan enva una trama a Ana tiene que mandarla al AP, que se la reenva (no es una red ad hoc). La celda siempre funciona half-duplexSi Juan enva una trama a un destino remoto (fuera de la celda) el AP se encarga de mandarla por el DS

Juan

AnaPedro

DatosACKACKDatos


Acceso al Medio CSMA/CACSMA/CD Collision Detection (Ethernet, 802.3):Todos los dispositivos detectan la colisin en tiempo realCSMA/CA Collision Avoidance (WiFI, 802.11)Los dispositivos suponen que ha habido colisin si despus de enviar una trama no reciben la confirmacin (ACK)Tanto CSMA/CD como CSMA/CA son half-duplex

CSMA/CDCSMA/CATodos detectan la colisin

Juan

Juan y Pedro no detectan la colisin, solo ven que no les llega el ACK

AnaPedro

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-20Algoritmo de CSMA/CAEmisor (A)Receptor (B)Segundo emisor (C)DIFS (50ms)Trama de DatosACKDIFSSIFS (10ms)Trama de DatosTiempo de retencin(Carrier Sense)Tiempo aleatorioDIFS: DCF (Distributed Coordination Function) Inter Frame SpaceSIFS: Short Inter Frame Space

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-21Esta figura muestra como funciona el protocolo CSMA/CA en 802.11. Supongamos que una estacin (A) desea transmitir una trama hacia B y detecta que el canal est libre. A espera el tiempo DIFS (50 ms) y a continuacin empieza a transmitir. De esta forma se asegura que cualquier trama emitida en la red ir separada de la anterior al menos por este espacio de tiempo.Una vez ha terminado de emitir su trama A espera una confirmacin (ACK) de B. Dicha confirmacin es un mensaje de alta prioridad, por lo que no ha de esperar el tiempo habitual (DIFS) despus de que termine la trama de A, sino que solo ha de esperar el tiempo SIFS (10 ms). Durante el tiempo SIFS B ha calculado y comprobado que el CRC de la trama que ha recibido de A es correcto.En algn momento durante la emisin de la trama de A C desea enviar una trama a D (no mostrado en la figura). Como detecta que el canal est ocupado C espera, y cuando se produce el ACK de B C sigue esperando, ya que no se ha llegado a producir una pausa lo bastante grande (50 ms) en ningn momento. Cuando por fin termina el ACK de B C empieza a contar el tiempo y cuando pasan 50 ms (DIFS) sabe que el canal est libre. Entonces no transmite de inmediato sino despus del tiempo aleatorio que ha calculado. Esto reduce el riesgo de colisin con otras estaciones que pudieran tambin estar observando el proceso de A y B y esperando para transmitir a continuacin. Si durante el tiempo aleatorio C detecta que alguna estacin transmite congelar su contador de tiempo aleatorio para volver a activarlo 50 ms (DIFS) despus de que haya cesado toda actividad.ColisionesPueden producirse colisiones porque dos estaciones a la espera elijan por casualidad el mismo nmero de intervalos para empezar a transmitir. En ese caso reintentarn duplicando cada vez el rango de intervalos, entre los que eligen al azar un nuevo nmero. Es similar a Ethernet, salvo que en este caso las estaciones no detectan las colisiones sino que las infieren por la ausencia del ACKEste proceso lo siguen todas las estaciones que estn asociadas a un mismo AP en un mismo canal de radio.Si la trama va de una estacin a otra en el mismo AP el proceso se ha de efectuar dos veces pues para el nivel MAC se trata de dos envos independientes (el canal de radio es half-dplex).

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-22Cuando una estacin ha emitido una trama y no ha recibido el correspondiente ACK deduce que se ha producido una colisin. En este caso la estacin repite el proceso antes descrito, pero al tratarse de un segundo intento esta vez se ampla el rango de intervalos para la eleccin del tiempo aleatorio. De forma anloga a lo que ocurre en Ethernet el nmero de intervalos crece de forma exponencial hasta un valor mximo a partir del cual el contador se reinicia y el proceso se repite desde el principio.FragmentacinLa redes WLAN tienen una mayor tasa de error que las LANPor eso se prev la posibilidad de que el emisor fragmente una trama para enviarla en trozos ms pequeos.Por cada fragmento se devuelve un ACK por lo que en caso necesario cada fragmento es retransmitido por separado. La fragmentacin permite enviar datos en entornos con mucho ruido, aun a costa de aumentar el overheadNo se puede hacer fragmentacin a nivel de red porque los APs no son routersTodas las estaciones estn obligadas a soportar la fragmentacin en recepcin, pero no en transmisinLos paquetes multicast o broadcast no se fragmentan nunca

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-23Muchas de las interferencias que se producen en las transmisiones por radio afectan la emisin en intervalos muy cortos de tiempo. En estos casos la transmisin de tramas grandes resulta especialmente comprometida, pues el riesgo de que una interferencia estropee toda la emisin es muy grande. En situaciones de elevada tasa de error del medio fsico es preferible manejar tramas de pequeo tamao. Sin embargo el nivel de red, que no tiene un conocimiento de la situacin de la red inalmbrica, suministra el paquete al nivel de enlace para que lo enve en una nica trama. Por este motivo el nivel MAC de 802.11 prev un mecanismo por el cual el emisor puede, si lo considera conveniente, fragmentar la trama a enviar en otras ms pequeas. El receptor a su vez reensamblar la trama original para que sea entregada a los niveles superiores, con lo que la fragmentacin actuar de forma transparente a ellos.En el caso de producirse fragmentacin cada fragmento se enviar siguiendo el mecanismo de CSMA/CA antes descrito, y recibir el correspondiente ACK del receptor.El overhead que puede introducir el uso de la fragmentacin es considerable, pero puede ser rentable cuando la red tiene mucho ruido.Los fragmentos tienen la misma estructura que la trama inicial. Todos los campos de control de la cabecera y el CRC aparecen en cada uno de los fragmentos (cada fragmento aade por tanto 34 bytes)El overhead que se aade es an mayor pues la trama a nivel fsico lleva otros campos no mostrados aqu

ControlTramaDura-cinDireccin1Direccin2Direccin3Seq.Direccin4 DatosCRC2 Bytes 2 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 6 Bytes 0-2310 Bytes 4 BytesCabeceraDatos (0-2310)CRC30 Bytes 2310 Bytes 4 BytesCabeceraDatos(0-770)CRC30 Bytes 770 Bytes 4 BytesCabeceraDatos(771-1540)CRC30 Bytes 770 Bytes 4 BytesCabeceraDatos(1541-2310)CRC30 Bytes 770 Bytes 4 BytesIPIPIPIPIPCabeceraLLC/SNAP (802.2) Fragmentacin

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-24Direcciones MAC de los APUn AP tiene normalmente dos direcciones MAC:La de su interfaz en la red cableada (DS) normalmente EthernetLa de su interfaz inalmbricaLa direccin MAC de la interfaz inalmbrica se utiliza como identificador del BSS que corresponde a ese AP y se denomina el BSSID (BSS Identifier). Este dato es fundamental para el funcionamiento de una red 802.11La direccin MAC de la interfaz ethernet no tiene inters para la red inalmbrica y no aparece nunca en las tramas. Pero esta direccin es la que normalmente se asocia con la direccin IP del AP y ser por tanto la que aparecer en las tablas ARPSi el AP tiene mas de una interfaz inalmbrica (por ejemplo un AP de banda dual 802.11a/b) cada una tendr una direccin MAC diferente. En ese caso cada emisor de radio configura un BSS diferente y tendr por tanto un BSSID diferente, aunque evidentemente sus reas de cobertura estarn fuertemente solapadas


BSSID para 802.11bBSSID para 802.11aDireccin de la interfaz Ethernet(asociada con la direccin IP)Direcciones MAC de los AP Duales


Interfaz 802.3 WANMAC 00:0F:66:09:4E:10Interfaces 802.3 LANMAC 00:0F:66:09:4E:0FInterfaz 802.11 LANMAC 00:0F:66:09:4E:11

Internet

88.24.225.207192.168.1.100:0F:66:09:4E:1000:0F:66:09:4E:0F00:0F:66:09:4E:11Este aparato contiene:Un router con dos interfaces ethernet y funciones de NAT, cortafuegos, etc.Un switch ethernet con seis puertosUn punto de acceso 802.11Este es el BSSIDDirecciones MAC de los AP Duales

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-27FechaEstndarVelocidadRendimiento(Throughput)Medio fsicoAlcanceinteriorAlcanceexterior1986Propietario860 Kb/sFHSS 900 MHz20 m100 m1993Propietario2 Mb/s0,9 Mb/sFHSS 2,4 GHz20 m100 m1997802.11(legacy)2 Mb/s0,9 Mb/sInfrarrojosFHSS 2,4 GHzDSSS 2,4 GHz20 m100 m1999802.11a54 Mb/s23 Mb/sOFDM 5,7 GHz35 m120 m1999802.11b11 Mb/s4,3 Mb/sDSSS 2,4 GHz38 m140 m2003802.11g54 Mb/s19 mb/sOFDM 2,4 GHz38 m140 m6/2009(est.)802.11n248 Mb/s74 Mb/sMIMO 2,4 GHz y 5 GHz70 m250 m6/2008(est.)802.11y54 Mb/s23 Mb/s3,7 GHz50 m5 KmEvolucin de 802.11

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-28Los primeros sistemas LAN inalmbricos datan de 1986. Estos sistemas eran propietarios, toda la infraestructura de radio tena que se suministrada por el mismo fabricante. El servicio que ofrecan era de baja velocidad.En 1993 aparecieron sistemas de mayor capacidad que funcionaban en la banda de 2,4 GHz.El IEEE aprob la norma 802.11 en julio de 1997. En ella se especificaba el funcionamiento de LANs inalmbricas de 1 y 2 Mb/s en la banda de radio de 2,4 GHz y mediante infrarrojos.En 1998 aparecieron en el mercado los primeros sistemas que funcionaban a 11 Mb/s, siguiendo el borrador de la norma 802.11b, que fue finalmente aprobada en septiembre de 1999, junto con la 802.11a que especifica el funcionamiento en la banda de 5 GHz a velocidades de hasta 54 Mb/s. A diferencia de lo que ocurri con 802.11b hasta diciembre de 2001 no aparecieron en el mercado productos conformes con la norma 802.11a.

Modelo de Referencia de 802.11PMD (Physical Media Dependent)

PLCP (Physical Layer Convergence Procedure)Subcapa MAC:Acceso al medio (CSMA/CA)Acuses de reciboFragmentacinConfidencialidad (WEP)Capa deenlaceCapafsicaInfrarrojos802.11OFDM802.11aDSSS802.11FHSS802.11Subcapa LLC (802.2)HR/DSSS802.11bDSSS-OFDM802.11gOriginal 1997 (legacy)19992003

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-29La norma 802.11 sigue el mismo modelo o arquitectura de toda la familia 802, es decir especifica la capa fsica y la subcapa MAC de la capa de enlace.En la capa fsica se distinguen dos subcapas. La inferior, llamada PMD (Physical Media Dependent), corresponde al conjunto de especificaciones de cada uno de los sistemas de transmisin a nivel fsico. La subcapa superior, PLCP (Physical Layer Convergence Procedure) se encarga de homogeneizar de cara a la capa MAC las peculiaridades de las diversas especificaciones de la subcapa PMD.En la subcapa MAC se especifica el protocolo de acceso al medio propiamente dicho, as como una serie de peculiaridades propias de redes inalmbricas como son el envo de acuses de recibo (ACK), la posibilidad de realizar fragmentacin de las tramas y los mecanismos de encriptacin para dar confidencialidad a los datos transmitidos.La subcapa PLCP desempea las funciones que son comunes a todos los medios de transmisinLa subcapa PLCP incorpora una cabecera que se antepone a la trama MAC. La trama as construida es la que se transmite en el medio fsicoLas principales funciones que desempea la cabecera PLCP son: Establecer la sincronizacin entre emisor y receptores a fin de que interpreten correctamente el principio de cada bit y de la trama mismaIndicar la velocidad de transmisin utilizadaDar tiempo a los receptores de elegir la mejor antena, en caso de utilizar diversidad de antenas.

Capa Fsica

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-30SincronizacinInicio de tramaSealServicioLongitudCRCTrama MAC802.11gPrembuloInicio de tramaTrama MAC7 Bytes 1 Byte7 Bytes 2 Byte 1 Byte 1 Byte 2 Bytes 2 BytesTrama fsica de 802.3:Trama fsicade 802.11b:Sincronizacin: Para que los receptores se sincronicen con el emisor (misma funcin que el prembulo en 802.3)Inicio de trama: para marcar el inicio de trama (misma funcin que en 802.3)Seal: Marca la velocidad de transmisin (5,5 11 Mb/s)Servicio: no se utilizaLongitud: indica el tiempo que durar la transmisinCRC: para detectar errores en la cabecera PLCPTrama de la Subcapa PLCP

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-31Regulacin del Espectro RadioelctricoLa zona del espectro electromagntico utilizada para emisiones de radio se denomina espectro radioelctrico, y abarca desde 9 KHz hasta 300 GHzA nivel mundial el espectro radioelctrico est regulado por la ITU-RPara emitir en la mayora de las bandas se requiere autorizacinLa ITU-R divide el mundo en tres regiones:Regin 1: EMEA (Europa. Medio Oriente y frica)Regin 2: AmricaRegin 3: Asia y OceanaCada regin una tiene una regulacin diferente. Adems muchos pases imponen regulaciones adicionales propias.

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-32Bandas ISMLa ITU-R ha previsto unas bandas, llamadas ISM (Industrial-Scientific-Medical) en las que se puede emitir sin licenciaAlgunos telfonos inalmbricos, algunos mandos a distancia y los hornos de microondas hacen uso de las bandas ISM. De esta forma no hay que pedir licencia al comprar un horno de microondasLas redes inalmbrica utilizan siempre bandas ISM, pues no sera viable pedir licencia para cada red inalmbrica que se quisiera instalarLa emisin en la banda ISM, aunque no est regulada debe cumplir unas condiciones bastante estrictas en la potencia mxima de emisin y el tipo de antena utilizado

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-33BandaAnchuraRegin ITU-TUso en WLAN6,765 6,795 MHz30 kHzTodasNo13,553 13,567 MHz14 kHzTodasNo26,957 27,283 MHz326 kHzTodasNo40,66 40,70 MHz40 kHzTodasNo433.05 434,79 MHz174 kHz1 (EMEA)No902 928 MHz26 MHz2 (Amrica)Sistemas propietarios antiguos(solo en Amrica)2,4 2,5 GHz100 MHzTodas802.11, 802.11b, 802.11 g5,725 5,875 MHz150 MHzTodas802.11 a24 24.25 GHz250 MHzTodasNo61 61,5 GHz500 MHzTodasNo122 123 GHz1 GHzTodasNo244 246 GHz2 GHzTodasNoHornos de microondasTelefona GSMBandas ISM

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-34En esta tabla se muestran cuales son las bandas de frecuencias designadas por la ITU para aplicaciones industriales, cientficas y mdicas. Estas bandas son no licenciadas, es decir pueden utilizarse sin nencesidad de solicitar previa autorizacin (licencia) siempre y cuando no se superen las potencias establecidas.Las cinco primeras bandas que aparecen en la tabla no se utilizan en redes inalmbricas pues su reducida anchura no permite el envo de un caudal de datos aceptable.La banda de 900 MHz solo est autorizada como no licenciada en la regin 2 de la ITU, que corresponde a Estados Unidos y Canad. La banda de 2,4 GHz es la nica que tiene aplicacin en todo el mundo. Se utiliza en el estndar original 802.11 y en las extensiones 802.11b y 802.11g.La banda de 5 GHz se utiliza en el estndar 802.11a.La banda de mayor frecuencia son las que tienen una mayor anchura de banda. Sin embargo no se utilizan porque los equipos para estas frecuencias son ms caros y tienen menor alcance que los de 2,4 5 GHzInfrarrojos: solo vlido en distancias muy cortasRadio:FHSS (Frequency Hoping Spread Spectrum): Sistema de bajo rendimiento, poco utilizado actualmente.DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum): Buen rendimiento y alcance. El ms utilizado hoy en da.OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

Los equipos que utilizan diferentes sistemas no pueden interoperar entre s.

(la etapa de radio es diferente en cada caso)Nivel Fsico

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-35La transmisin por infrarrojos en 802.11 es solo posible en distancias muy cortas (10-20m) y dentro de una misma habitacin, aunque no es necesaria la visin directa entre equipos para su funcionamiento.En cuanto a los sistemas de radio hay tres posibilidades, que difieren en la forma como manejan la banda de frecuencias disponible. El sistema ms antiguo es el FHSS, que funciona a 2,4 GHz. Este sistema ha cado en desuso, aunque existen equipos funcionando en muchas instalaciones.El DSSS tambin funciona a 2,4 GHz, es ms moderno y consigue un mayor rendimiento que FHSS. Es el ms utilizado actualmente. OFDM es el sistema ms moderno y de mayor rendimiento. Corresponde al suplemento 802.11a de la norma. Su implantacin en el mercado es muy reciente (diciembre de 2001) y funciona en la banda de 5 GHz, cuyo uso con equipos 802.11 solo est autorizado de momento en EEUU, por lo que no est disponible en Europa.Banda de 2,4 GHz (802.11b/g)Es la ms utilizadaLa utilizan tres estndares:802.11: FHSS y DSSS: 1 y 2 Mb/s802.11b: HR/DSSS: 5,5 y 11 Mb/s802.11g: DSSS-OFDM: de 6 a 54 Mb/sCada estndar es compatible con los anteriores, es decir un equipo 802.11g siempre puede interoperar con uno 802.11b y ambos con uno 802.11

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-36Espectro DispersoDebido a su carcter no regulado las bandas ISM son un medio hostil pues normalmente tienen un nivel de ruido elevado e interferenciasPara superar esos inconvenientes se utilizan tcnicas de Espectro Expandido o Espectro Disperso (spread spectrum, SS). En redes inalmbricas se emplean dos tipos:Por salto de frecuencia (Frequency Hopping, FHSS). Se empleaba en las primeras redes 802.11, hoy en da esta en desuso. Se sigue empleando en 802.15 (Bluetooth)Por secuencia directa (Direct Sequence, DSSS). Se emplea en todas las redes 802.11 actuales.

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-37Espectro Disperso por Salto de Frecuencia (FHSS)Inventado por la actriz austraca e ingeniero de telecomunicaciones Hedy Lamarr en 1941, como sistema de radio para guiar los misiles de los aliados contra Hitler.El emisor y el receptor van cambiando continuamente de frecuencia, siguiendo una secuencia previamente acordada.Para emitir se emplea un canal estrecho y se concentra en l toda la energa.En 802.11 se utilizan 78 canales de 1 MHz y se cambia de canal cada 0,4 segundos. Puede haber diferentes emisores simultneos si usan distinta secuencia o si usan la misma pero no van sincronizados.

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-38El emisor utiliza un canal muy ancho y enva la informacin codificada con mucha redundancia. La energa emitida se reparte en una banda ms ancha que en FHSS Se confa en que el receptor sea capaz de descifrar la informacin, aun en el caso de que se produzca alguna interferencia en alguna frecuenciaEl canal permanece constante todo el tiempoEn 802.11 se utilizan canales de 22 MHzPuede haber diferentes emisores simultneos si usan canales diferentes no solapados Espectro disperso por Secuencia Directa (DSSS)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-39Frequency Hopping vs Direct SequenceFrequency HoppingDirect SequenceFrecuencia2,4 GHz2,4835 GHzC. 9C. 20C. 45C. 78C. 58C. 73Frecuencia2,4 GHz2,4835 GHzCanal 1Canal 7Canal 13El emisor cambia de canal continuamente (unas 50 veces por segundo)Cuando el canal coincide con la interferencia la seal no se recibe; la trama se retransmite en el siguiente saltoInterferenciaInterferenciaEl canal es muy ancho; la seal contiene mucha informacin redundanteAunque haya interferencia el receptor puede extraer los datos de la seal1 MHz22 MHzTiempoTiempo 0,4 s

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-40En Frequency Hopping el emisor est cambiando de canal continuamente. Por ejemplo en el caso de 802.11 la banda de 2,4 GHz se divide en 79 canales contiguos no solapados de 1 MHz de anchura cada uno. El emisor cambia de canal siguiendo una secuencia pseudoaleatoria preestablecida, que utiliza por igual todos los canales. El receptor conoce la secuencia de canales que utiliza el emisor, y la sigue tambin. En caso de que un agente externo produzca una interferencia esta afectar a algn canal o canales en concreto; si alguna de las emisiones coincide con la interferencia el receptor no podr separar la seal del ruido y la trama no ser recibida. En ese caso el emisor retransmitir la trama, confiando que en el siguiente intento no coincida la interferencia con ninguno de los canales utilizados.En Direct Sequence el emisor emplea un canal mucho ms ancho de lo que en principio le hara falta para el caudal de datos que desea enviar. Los datos se transforman antes de enviarlos dando lugar a una secuencia de smbolos que contiene mucha redundancia; el nmero de bits enviados realmente es muy superior a la la tasa real de bits transmitidos. Esta redundancia se construye de tal manera que el receptor es capaz de regenerar los datos originales aun en el caso de que se presente una interferencia dentro del canal, siempre y cuando la interferencia sea de una anchura relativamente pequea.

Frequency Hopping vs Direct Sequence

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-41Frequency HoppingDirect SequencePotencia (mW/Hz)Frecuencia (MHz)Potencia (mW/Hz)Frecuencia (MHz)1 MHz22 MHzSeal concentrada, gran intensidadElevada relacin S/Rrea bajo la curva: 100 mWSeal dispersa, baja intensidadReducida relacin S/Rrea bajo la curva: 100 mW1005Frequency Hopping vs Direct Sequence

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-42Esta figura explicar de forma simplificada la diferencia entre Frequency Hopping y uno de Direct Sequence. En el caso de FH toda la potencia de emisin (100 mW) se concentra en una franja estrecha del espectro, mientras que en DS se reparte en un rango mucho mas amplio. Sin embargo la potencia emitida en ambos casos es similar (en el ejemplo los 100 mW mximos permitidos en Europa).En el caso de FH tenemos una seal de banda estrecha pero de gran intensidad, lo cual da una elevada relacin seal/ruido. De acuerdo con el teorema de Nyquist un canal estrecho nos permite enviar pocos baudios, pero de acuerdo con la ley de Shannon la elevada relacin seal/ruido permitir enviar muchos bits por baudio.En el caso de DS tenemos una seal de banda ancha pero de baja intensidad, lo cual nos dar una relacin seal/ruido pequea. Segn el teorema de Nyquist tenemos ahora posibilidad de enviar muchos baudios, pero la ley de Shannon nos dice que con una relacin seal/ruido pequea podremos enviar pocos bits por baudio. En principio podramos pensar que ambas aproximaciones daran lugar a velocidades de transmisin similares. Aunque esto era as en la especificacin inicial de 802.11 (tanto FHSS como DSSS llegaban a velocidades de 2 Mb/s) las tcnicas de codificacin ms recientes, utilizadas en 802.11g, han situado en clara ventaja a los sistemas DSSS, que llegan a velocidades de hasta 54 Mb/s.FH permite mayor nmero de emisores simultneos y soporta mejor la interferencia por multitrayectoria (rebotes)DS permite mayor capacidad (802.11b). La interferencia multitrayectoria se resuelve con diversidad de antenas Hoy en da FH no se utiliza en 802.11, solo en Bluetooth (802.15)Frequency Hopping vs Direct Sequence


Interferencia por MultitrayectoriaSe produce interferencia debido a la diferencia de tiempo entre la seal que llega directamente y la que llega reflejada por diversos obstculos.La seal puede llegar a anularse por completo si el retraso de la onda reflejada coincide con media longitud de onda. En estos casos un leve movimiento de la antena resuelve el problema.FHSS es ms resistente a la interferencia multitrayectoria que DSSS. Pero hoy en da este problema se resuelve con diversidad de antenas en DSSSTecho Suelo ObstruccinTiempoTiempoResultado combinadoSeales recibidas

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-44La interferencia debida a la multitrayectoria afecta de forma importante a las emisiones de radio. El problema se debe a que la onda electromagntica no solo llega al receptor en lnea recta, sino que tambin llega reflejada por objetos slidos presentes entre el emisor y el receptor. Dependiendo de la ubicacin concreta de uno y otro (mas concretamente de sus antenas) la onda reflejada puede o no llegar al receptor. Si llega el receptor tendr problemas pues la onda reflejada, al hacer un camino ms largo, llega ms tarde por lo que no coincide con la onda original. Normalmente la onda recibida directamente es ms intensa, pero a menudo la onda reflejada no tiene una intensidad despreciable por lo que es percibida como una molesta interferencia por el receptor. A menudo pequeas variaciones en la ubicacin de la antena del emisor o del receptor provocan cambios significativos, para bien o para mal, en la cantidad de interferencia recibida como consecuencia de la multitrayectoria. Este fenmeno se puede observar claramente a veces cuando omos la radio de FM en un coche en la cola de un semforo: en ocasiones observamos como pequeas variaciones de 2 3 metros en la ubicacin del coche tienen efectos dramticos en la calidad de la seal de radio recibida de una emisora; sin embargo para otra emisora el comportamiento puede ser diferente.

Diversidad de Antenas Se utilizan normalmente en los puntos de acceso para minimizar la interferencia multitrayectoria. El proceso es el siguiente:El equipo recibe la seal por las dos antenas y compara, eligiendo la que le da mejor calidad de seal. El proceso se realiza de forma independiente para cada trama recibida, utilizando el prembulo (128 bits en 2,4 GHz) para hacer la medidaPara emitir a una estacin se usa la antena que di mejor seal la ltima vez que se recibi algo de ellaSi la emisin falla (no se recibe el ACK) cambia a la otra antena y reintentaLas dos antenas cubren la misma zona

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-45Las antenas diversidad son una aportacin reciente a las LANs inalmbricas para reducir los problemas producidos por la multitrayectoria. Normalmente se implementan en los puntos de acceso ya que estos dispositivos se encuentran en comunicacin con todas las estaciones de la red.La antena diversidad consiste en dos antenas reales que se conectan por separado al receptor de radio. Cuando el equipo recibe una trama prueba a utilizar ambas antenas y elige la que considera ms conveniente. El sondeo se realiza mientras recibe el prembulo de la trama, que por ejemplo en el caso de DSSS tiene una longitud de 128 bits (que a 11 Mb/s equivale a 11,6 microsegundos).Cuando ha de emitir una trama a una estacin el emisor no puede saber cual de las dos antenas es la ms adecuada. En este caso se utiliza la antena que di mejor calidad la ltima vez que se recibi una trama de dicha estacin. Si la emisin falla se reintenta enviando la trama por la otra antena.Es importante observar que las dos antenas de una antena diversidad cubren la misma zona, no se pueden utilizar para cubrir zonas diferentes.Puede resultar sorprendente como una diferencia de unos centmetros puede suponer una diferencia significativa en el efecto multitrayectoria de la seal recibida o emitida por una antena diversidad, cuando en el caso de una emisin de FM haca falta mover el coche algunos metros. Pero debemos tener en cuenta que la longitud de onda de una emisin de FM es de unos 3 m, mientras que la longitud de onda de las emisiones de 2,4 GHz es de 12,5 cm. El efecto de las antenas diversidad es perceptible con diferencias de ubicacin de de la longitud de onda.Canales a 2,4 GHz (802.11b/g)CanalFrecuencia central (MHz)Regin o pasAmrica/ChinaEMEAJapnIsrael12412XXX-22417XXX-32422XXXX42427XXXX52432XXXX62437XXXX72442XXXX82447XXXX92452XXXX102457XXX-112462XXX-122467-XX-132472-XX-142484--X-Anchura de canal: 22 MHzEMEA: Europa, Medio Oriente y frica

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-46Esta tabla muestra la relacin de canales que se definen en la banda de 2,4 GHz para su uso en 802.11b/g.Hasta el ao 2001 Espaa y Francia tenan una normativa diferente y ms restrictiva que el resto de Europa en lo que se refiere a los canales 802.11 b/g, de forma que slo era posible utilizar dos canales (concretamente en el caso espaol los canales 10 y 11). Aunque los equipos que se comercializan actualmente en Espaa ya permiten utilizar los 13 canales autorizados en Europa los equipos antiguos solo permiten utilizar los canales 10 y 11. En ocasiones el firmware puede actualizarse para que puedan trabajar en los canales europeos, pero no siempre. Esto puede dar lugar a problemas de compatibilidad cuando se mezclan equipos nuevos y antiguos en una misma red, ya que puede que los equipos nuevos elijan funcionar en un canal que no est disponible para los equipos antiguos. Adems los canales 10 y 11 se solapan mucho de forma que no es posible solapar zonas de cobertura sin que se produzcan interferencias entre ellas.Distribucin de Canales 802.11b/gEuropa (canales 1 a 13)Amrica / China (canales 1 a 11)Canal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 142,4 GHz2,5 GHz176432891011121314113161122 MHzJapn (canales 1 a 14)16111439Israel (canales 3 a 9)595

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-47Esta figura muestra la divisin en canales de la banda de 2,4 GHz. Cada canal est desplazado 5 MHz respecto al anterior (excepto el canal 14) y tiene una anchura de 22 MHz, por lo que los canales contiguos se solapan. Si se requieren canales completamente separados en Europa se recomienda emplear el 1, el 5, el 9 y el 13. En Amrica y China se deben utilizar el 1, el 6 y el 11 pues el 12, 13 y 14 no estn permitidos.El uso de diferentes canales no solapados permite constituir en una misma rea redes inalmbricas completamente independientes, por ejemplo para aumentar el rendimiento.Banda de 5 GHz (802.11a/h)802.11a utiliza la banda de 5 GHz, que permite canales de mayor ancho de bandaLa tcnica de radio es OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)Velocidades como en 802.11g: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 y 54 Mb/s (6, 12 y 24 son obligatorias)Incompatible con 802.11b/g. En Europa la banda de 5 GHz se empez a usar ms tarde que en Amrica, pues se exigi que incorporara mecanismos de ajuste dinmico de la frecuencia y la potencia (802.11h) para evitar interferencia con radares y otros aparatos

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-48Los equipos disponibles en el mercado actualmente para redes WLAN en la banda de 5 GHz corresponden al estndar 802.11a (802.11h en Europa) . Inicialmente se aprb nicamente el estndar 802.11a. Debido a la forma como se utiliza el espectro electromagntico y a las potencias de emisin utilizadas 802.11a es incompatible con el estndar HYPERLAN aprobado por el ETSI para Europa. Esto cre problemas regulatorios que retrasaron en Europa el desarrollo del equipos en la banda de 5 GHz, que finalmente se realiz con el estndar 802.11h.Canales 802.11a/h a 5 GHzCanalFrecuencia central (MHz)Regin ITU-R o pasEuropaAmricaJapnSingapurTaiwanAsia365180XXXX--405200XXXX--445220XXXX--485240XXX---525260XXX---565280XXX---605300XXX---645320XXX---1005500X-X---1045520X-X---1085540X-X---1125560X-X---1165580X-X---1205600X-X---1245620X-X---1285640X-X---1325660X-X---1365680X-X---1405700X-X---1495745-XXXX1535765-XXXX1575785-XXXX1615805-XXXX1655825-XXX-Anchura de canal:20 MHzEuropaMax. pot. 200 mWEuropa Max. pot.1 W

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-49Ventajas/inconvenientes de 5 GHz (802.11a/h) frente a 2,4 GHz (802.11b/g)Ventajas:En 5 GHz hay menos interferencias que en 2,4 GHz: Bluetooth, hornos de microondas, mandos a distancia, etc. En el futuro es previsible que aparezcan ms equipos que utilicen la banda de 5 GHz y haya ms interferenciaEn 5 GHz hay ms canales no solapados (19 frente a 4). Es ms fcil evitar interferencias, especialmente al disear una cobertura celularInconvenientes de 5 GHz:Menor alcance en APs (antenas omnidireccionales)Mayor costo de los equipos emisores/receptoresMayor consumo (menor duracin de las bateras)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-50OFDMOFDM divide el canal en varias subportadoras o subcanales que envan los datos en paralelo, modulados en una portadora analgicaLos subcanales son ortogonales entre s, con lo que se minimiza la interferencia y se puede minimizar la separacin entre ellosEn 802.11a el canal se divide en 52 subcanales, cada uno de unos 300 KHz de anchuraDe los 52 subcanales 48 se usan para datos y 4 para correccin de errores

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-51ModulacinBits/smboloCaudal por subcanal (Kb/s)Velocidad(Mb/s)BPSK11256BPSK1187,59QBPSK225012QBPSK23751816QAM45002416QAM47503664QAM610004864QAM6112554Utilizando diferentes tipos de modulacin puede variarse el caudal por subcanal y por tanto el caudal totalLas modulaciones ms eficientes (64QAM) necesitan un canal con mejor relacin seal/ruidoOFDM


Funcionamiento de OFDM(Orthogonal Fequency Division Multiplexing)Aunque las portadoras contiguas se solapan la tcnica de codificacin utilizada evita que haya interferencias entre ellas

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-53En Frequency Hopping el emisor est cambiando de canal continuamente. Por ejemplo en el caso de 802.11 la banda de 2,4 GHz se divide en 79 canales contiguos no solapados de 1 MHz de anchura cada uno. El emisor cambia de canal 50 veces por segundo, siguiendo una secuencia pseudoaleatoria preestablecida, que utiliza por igual todos los canales. El receptor conoce la secuencia de canales que utiliza el emisor, y la sigue tambin. En caso de que un agente externo produzca una interferencia esta afectar a algn canal o canales en concreto; si alguna de las emisiones coincide con la interferencia el receptor no podr separar la seal del ruido y la trama no ser recibida. En ese caso el emisor retransmitir la trama, confiando que en el siguiente intento no coincida la interferencia con ninguno de los canales utilizados.En Direct Sequence el emisor emplea un canal mucho ms ancho de lo que en principio le hara falta para el caudal de datos que desea enviar. Los datos se transforman antes de enviarlos dando lugar a una secuencia de smbolos que contiene mucha redundancia; el nmero de bits enviados realmente es muy superior a la la tasa real de bits transmitidos. Esta redundancia se construye de tal manera que el receptor es capaz de regenerar los datos originales aun en el caso de que se presente una interferencia dentro del canal, siempre y cuando la interferencia sea de una anchura relativamente pequea.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)OFDM: diferentes usuarios comparten el canal, pero no al mismo tiempo. Cuando un usuario transmite ocupa todas las portadoras.OFDMA: diferentes usuarios comparten el canal al mismo tiempo. Cada usuario ocupa diferentes portadoras Funcionamiento de OFDM(Orthogonal Fequency Division Multiplexing)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-54En Frequency Hopping el emisor est cambiando de canal continuamente. Por ejemplo en el caso de 802.11 la banda de 2,4 GHz se divide en 79 canales contiguos no solapados de 1 MHz de anchura cada uno. El emisor cambia de canal 50 veces por segundo, siguiendo una secuencia pseudoaleatoria preestablecida, que utiliza por igual todos los canales. El receptor conoce la secuencia de canales que utiliza el emisor, y la sigue tambin. En caso de que un agente externo produzca una interferencia esta afectar a algn canal o canales en concreto; si alguna de las emisiones coincide con la interferencia el receptor no podr separar la seal del ruido y la trama no ser recibida. En ese caso el emisor retransmitir la trama, confiando que en el siguiente intento no coincida la interferencia con ninguno de los canales utilizados.En Direct Sequence el emisor emplea un canal mucho ms ancho de lo que en principio le hara falta para el caudal de datos que desea enviar. Los datos se transforman antes de enviarlos dando lugar a una secuencia de smbolos que contiene mucha redundancia; el nmero de bits enviados realmente es muy superior a la la tasa real de bits transmitidos. Esta redundancia se construye de tal manera que el receptor es capaz de regenerar los datos originales aun en el caso de que se presente una interferencia dentro del canal, siempre y cuando la interferencia sea de una anchura relativamente pequea.

Relacin Velocidad / AlcanceLas seales de 5 GHz tienen menor alcance que las de 2,4 GHz306090Rango (metros)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-55Alcance relativo de 802.11a, b y g

Broadband.com(11 Mb/s)(54 Mb/s)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-56RendimientoEl rendimiento real mximo suele ser el 50-60% de la velocidad nominal. Por ejemplo con 11 Mb/s se pueden obtener 6 Mb/s en el mejor de los casos.El overhead se debe a:Medio compartido half-duplexMensajes de ACK (uno por trama)Protocolo MAC (colisiones, esperas aleatorias, intervalos DIFS y SIFS entre tramas)Transmisin del Prembulo PLCPMensajes RTS/CTS (si se usan)Fragmentacin (si se produce)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-57Distancia (m)802.11b802.11a802.11g puro802.11g mixto con CTS-to-self802.11g mixto con RTS/CTS35,824,724,714,711,8155,819,824,714,711,8305,812,419,812,710,6455,84,912,49,18,0603,704,94,24,1751,601,61,61,6900,900,90,90,9Rendimiento

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-58Conectividad en Redes 802.11Cada red inalmbrica (ad hoc, BSS o ESS) se identifica por un SSID (Service Set Identifier) que es una cadena de hasta 32 caracteres alfanumricosCuando el SSID corresponde a un ESS a veces se denomina ESSID (Extended Service Set Identifier)No confundir el SSID (o ESSID) con el BSSID (la direccin MAC de la interfaz inalmbrica de un AP). Un ESS tiene un SSID, pero puede tener muchos BSSIDCualquier estacin que pretenda participar en una red debe configurarse con el SSID correctoPero Cmo averigua una estacin los SSID que estn disponibles en un momento dado?

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-59Los APs difunden peridicamente unos mensajes broadcast llamados beacon (baliza) en los que indican el SSID de la red a la que pertenecen. Tpicamente los beacon se envan 10 veces por segundoUn AP puede configurarse para que no enve beacons, o para que los enve ocultando su SSID. Esto se hace a veces como medida de seguridad, pero los SSID no viajan encriptados por lo que el SSID se puede averiguar capturando un mensaje de otra estacinAdems de esperar a recibir beacons las estaciones pueden enviar mensajes probe request (sonda pregunta) buscando APs. Un AP est obligado a responder con un probe response si:El probe request indicaba el SSID del APEl probe request indicaba un SSID de 0 bytes (SSID broadcast)

Conectividad en Redes 802.11

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-60NetStumblerNetStumbler enva un probe request con el SSID broadcast por cada canal de radio. A continuacin analiza los probe response recibidosDe esta forma descubre todos los APs, excepto aquellos que han sido configurados para ocultar su SSIDTanto los beacon como los probe response contienen informacin del AP: Su BSSID y su SSIDVelocidades soportadasProtocolos de encriptacin soportadosEtc.

BSSIDIntervalo de Beacon (100 ms)Intensidad de la seal (dB)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-61AsociacinSi una red inalmbrica, o sea un SSID, no tiene configurada ninguna proteccin cualquier estacin puede conectarse a ella asocindose a uno de sus APs (normalmente al que le enve una seal ms intensa)Cada AP de la red inalmbrica mantiene en todo momento una relacin de las estaciones que tiene asociadas (identificadas por sus direcciones MAC)En redes inalmbricas la asociacin a un AP equivale a conectarse por cable a un switch en una red ethernetCuando un AP recibe una trama del DS mira si el destino est en su lista de MACs asociadas. Si lo est enva la trama por radio, si no la descarta. El funcionamiento de un AP es similar al de un switch LAN, salvo que el AP no inunda por la red inalmbrica las tramas que le llegan por el DS con destino desconocido

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-62Itinerancia (Handoff o roaming)Una estacin no puede estar asociada a ms de un AP a la vez. Si se aleja de un AP y se acerca a otro deber reasociarse, es decir desasociarse del primer AP y asociarse al segundo (suponiendo que ambos pertenecen al mismo ESS, es decir tienen el mismo SSID)Si el proceso se realiza con suficiente rapidez es posible que no se pierdan paquetes. El concepto de rpido depende:Del grado de solapamiento de las reas de cobertura de los dos APsDe la velocidad con que se est moviendo la estacin

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-63AutentificacinUna red inalmbrica sin proteccin esta muy expuesta a ataques. Para evitarlos se debe utilizar algun protocolo de proteccin, como WEP, WPA, etc.Cuando se utiliza proteccin la red va a obligar a las estaciones a autentificarse antes de asociarlasLa autentificacin se hace antes de asociarse y no se hace al reasociarse. Cuando una estacin cambia de AP dentro de un mismo SSID solo tiene que reasociarse, no reautenticarseLa autentificacin se hace con un determinado SSID, la asociacin con un determinado BSSID

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-64No AutenticadoNo AsociadoAutenticadoNo AsociadoAutenticacinAutenticadoNo AsociadoNo AutenticadoNo AsociadoDeautenticacinAsociacinDeasociacinSSID: patataBSSID: 000B86A867C1BSSID: 000B86A882E1BSSID: 000B86A87781

ReasociacinReasociacinAutenticadoAsociadoAutenticadoAsociadoAutenticadoAsociadoAutentificacin

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-65Organizacin de una red 802.11Normalmente los APs se conectan a conmutadores ethernet con alimentacin integrada en el conector RJ45 (power over Ethernet, 802.3af) para simplificar y abaratar la instalacinTodos los AP de un mismo SSID se conectan a la misma VLANUn servidor DHCP se encarga de suministrar direcciones IP a las estaciones cuando se conectan al SSIDA veces interesa ofrecer diferentes servicios en una misma red inalmbrica. Para ello algunos APs permiten configurar ms de un SSID simultneamente. Cada SSID puede tener diferentes permisos, polticas de uso, etc.Al tener cada AP ms de un SSID su conexin al DS debe hacerse mediante un puerto trunk


APs con varios SSIDeduroam (VLAN 60)eduroam-vpn (VLAN 61)eduroam (VLAN 60) eduroam-vpn (VLAN 61)

TrunkTrunkTrunkVLAN 60VLAN 6110.0.0.1 Servidor DHCPRango 10.0.0.0/8147.156.248.1 Servidor DHCPRango 147.156.248.0/22

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-67Ahorro de EnergaEn WLANs muchos dispositivos funcionan con bateras. A menudo contemplan un modo de funcionamiento standby de bajo consumo en el que no pueden recibir tramasAntes de echarse a dormir las estaciones deben avisar a su AP, para que retenga las tramas que se les enven durante ese tiempo.Peridicamente las estaciones dormidas se despiertan y capturan el siguiente beacon. Cada beacon lleva un mapa que indica si el AP tiene retenidas tramas y para que estaciones. Si la estacin ve que hay algo para ella pedir al AP que se lo enve

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-68Beacon (hay algo para t)Estoy despierta. Voy a escuchar el siguiente beacon a ver si hay algo para mPor favor envame lo que haya para mPS-PollTrama 1ACK

Beacon (ya no tienes nada)

Vale. Me vuelvo a dormir durante 200 beacons

Ahorro de Energa

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-69SeguridadLas redes inalmbricas estn mucho ms expuestas que las LANs normales a problemas de seguridadAlgunos mecanismos que ayudan a mejorar la seguridad son:Desactivar el anuncio del SSID en modo broadcast. En este caso los usuarios deben conocer el SSID para conectarse a la red. No es un mecanismo seguro pues el SSID se transmite no encriptado en los mensajes de conexin.Filtrar por direccin MAC. Tampoco es seguro porque otras estaciones pueden cambiar su MAC y poner una autorizada cuando el verdadero propietario no est conectado La verdadera seguridad solo es posible con protocolos basados en tcnicas criptogrficas

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-70Originalmente 802.11 contempl para seguridad el protocolo WEP (Wired Equivalent Privacy)WEP es vulnerable e inseguro. El comit 802.11 ha sido muy criticado por ello, ver p. ej: http://www.cs.umd.edu/~waa/wireless.htmlhttp://www.drizzle.com/%7Eaboba/IEEE/rc4_ksaproc.pdf http://www.crimemachine.com/tutorial.htmPara resolver esas deficiencias se ha desarrollado el estndar 802.11i, aprobado en julio de 2004.Para cubrir el hueco de forma provisional la WiFi Alliance haba desarrollado dos anticipos de 802.11i que son el WPA (Wi-Fi Protected Access) y el WPA2 802.11i, WPA y WPA2 se apoyan en el estndar 802.1x (port based control) aprobado en el 2001.Seguridad

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-71Para controlar el acceso a una red inalmbrica se pueden usar dos mecanismos:Clave secreta compartidaValidacin por usuario/password frente a un servidor RADIUS (Remote Authentication Dial In User Server)La clave secreta es ms sencilla de implementar, pero menos flexible. No es prctica en grandes organizacionesPara controlar el acceso a la red mediante RADIUS se puede emplear tneles VPN u 802.1xLas claves o passwords no se envan por la red, sino que se emplean mecanismos seguros basados en tcnicas criptogrficas como CHAPSeguridad

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-72Autentificacin RADIUS con tneles VPN147.156.9.7 Servidor RADIUS

AAP

Internet1: A se asocia al AP por WEP usando una clave secreta compartida2: A solicita por BOOTP una direccin10.0.0.1 Servidor DHCPRango 10.0.0.0/84: A solicita a C crear un tnel y le manda un usuario10.4.0.4Servidor de TnelesRango 147.156.232.0/245: C enva a D el usuario8: A devuelve a C la respuesta, que la reenva a D

3: B asigna a A una direccin privada

C

D7: C enva a A el reto y espera la respuesta13: IP 10.0.0.52: IP?4: Tnel? (user pedro)5: D: user pedro6: D devuelve a C el reto 6: reto para A: d#&@=7: A: reto: d#&@=8: Resp.: ~#@9: Al comprobar D que es correcta informa a C que entonces le asigna a A una direccin y establece el tnel9: OK, prueba superadaTnel VPN

B9: 147.156.232.15

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-73Autentificacin RADIUS con WPA y 802.1x147.156.9.7 Servidor RADIUS

AAP

Internet1: A solicita asociarse al AP por WPA/802.1x y enva un usuario2: El AP enva a D el usuario147.156.1.1 Servidor DHCPRango 147.156.248.0/224: El AP enva a A el reto y espera la respuesta5: A devuelve al AP la respuesta, que la reenva a D8: B le asigna una direccin pblica

3: D devuelve al AP el reto

D7: Una vez conectado a la red A solicita por BOOTP una direccin1: user pedro3: reto para A: d#&@=2: D: user pedro4: A: reto: d#&@=5: Resp.: ~#@6: Al comprobar D que es correcta le dice al AP que admita la asociacin6: OK, prueba superada7: IP?8: IP: 147.156.249.27

B

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-74Software para Anlisis/AtaqueAnlisis:Netstumbler (www.netstumbler.org): Detecta APs y muestra informacin sobre ellosWellenreiter (www.remote-exploit.org): similar a NetstumblerKismet (www.kismetwireless.net): sniffer inalmbricoAtaque:Airsnort (airsnort.shmoo.com): para espiar redes inalmbricas que usan WEPWepcrack (http://sourceforge.net/projects/wepcrack ): parecido a airsnort

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-75Limitaciones para la Captura de TrficoLas interfaces inalmbricas se sintonizan a un canal de radio, por tanto para capturar simultneamente diversos canales hay que utilizar varias interfaces.La mayora de las interfaces solo son capaces de capturar tramas de un SSID a la vez. Algunas permiten un modo monitor en el que capturan todos los SSID de un canal, pero entonces la interfaz solo puede recibir tramas, no puede enviarMuchas interfaces no pueden capturar tramas que no sean de datos, y de estas no pueden mostrar los campos de la cabecera original sino una traduccin a EthernetMuchas interfaces solo pueden mostrar el trfico hacia/desde la estacin que captura, no pueden actuar en modo promiscuoTodo esto depende mucho del hardware, driver y Sistema Operativo. En general Windows esta mucho ms limitado que Linux, aunque algunos productos comerciales permiten hacer algunas cosas como por ejemplo AirPcap (http://www.cacetech.com/products/airpcap.htm )

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-76DISEO DE REDES WIFI


AntenasAntena dipolo omnidireccionalde 2,14 dBi de gananciaAntena de parche para montajeen pared interior o exterior (8,5 dBi)Alcance: 3 Km a 2 Mb/s, 1 Km a 11 Mb/s

Radiacin horizontal

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-78En esta figura se muestran algunas de las antenas utilizadas en los ejemplos anteriores. La ganancia de una antena se mide en una escala logartmica llamada dBi que mide la ganancia relativa a una antena isotrpica, es decir una antena que radia exactamente con la misma potencia en todas las direcciones. As una antena que tiene una ganancia de 6 dBi radia en el sentido de mxima intensidad con una potencia unas 4 veces mayor que una antena isotrpica (100,6=3,98), lo cual le da un alcance doble que dicha antena isotrpica.En la prctica las antenas isotrpicas no se utilizan por lo que todas las antenas presentan cierta ganancia. Incluso las antenas omnidireccionales son algo direccionales ya que su patrn de radiacin solo es homogneo en direccin horizontal, no en direccin vertical. La antena habitual de menor ganancia es la dipolo simple, que es la estndar en las tarjetas de red de los equipos; esta antena es omnidireccional y tiene una ganancia de 2,14 dBi.Otras antenas ms direccionales tienen mayores ganancias. Por ejemplo la antena de parche que aparece en la figura tiene una ganancia de 8,5 dBi. La ganancia de una antena es una medida relativa de la intensidad de la seal emitida en comparacin con la intensidad con que emitira una antena isotrpica a la misma distancia y con la misma potencia de emisin

Se suele expresar en dBi (decibel isotrpico). El dato se suele dar para la direccin en la que la intensidad (y por tanto la ganancia) es mxima

Una antena isotrpica tiene una ganancia de 0 dBi en todas direcciones. Su diagrama de radiacin tridimensional sera un baln de ftbolAntenas

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-79Los tipos de antenas utilizados en redes 802.11 son los siguientes:Omnidireccionales, que transmiten en todas direcciones en el plano horizontal (diagrama toroidal, como un donut). Son las de menor ganancia (2-6 dBi dependiendo de lo aplanado que est el toro)Antenas de parche (6-10 dBi de ganancia)Antenas yagi (13 dBi)Antenas parablicas (20 dBi)

Las ms habituales son las omnidireccionales, seguidas de las tipo parche. Las yagi y parablicas se utilizan sobre todo en puentes inalmbricos

Antenas


Antena Yagi exterior (13,5 dBi)Alcance: 6 Km a 2 Mb/s, 2 Km a 11 Mb/sAntena Parablica exterior (20 dBi)Alcance: 10 Km a 2 Mb/s, 5 Km a 11 Mb/s

Antenas

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-81Estas son dos de las antenas tpicas en aplicaciones de puentes inalmbricos cuando se quieren cubrir grandes distancias. Como puede verse por el patrn de radiacin se trata de antenas muy direccionales.Como siempre es posible obtener un alcance mayor si se est dispuesto a sacrificar parte de la velocidad.Diseo de Redes InalmbricasPara la ubicacin de los APs se ha de tomar en cuenta la forma del edificio o rea a cubrir, el grosor de los tabiques y forjados y su materialSi es posible conviene hacer pruebas preliminares, y replanteos en caso necesarioSe deben ajustar los canales de los APs y su potencia para minimizar interferencias entre ellosNormalmente en interior se utilizan antenas omnidireccionales y en exterior antenas de parche

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-82260 m600 mDiseo de Redes Inalmbricas (Caso 1)Tomas RJ45 (100BASE-TX) disponibles por todo el almacn para conexin de los APAntenas omnidireccionales de mstil de alta ganancia (5,2 dBi)

Canal 1Canal 1Canal 13Canal 13Canal 7Canal 7

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-83En este ejemplo se da cobertura de LAN inalmbrica a un almacn. El sistema de distribucin est formado por una red Ethernet de 100 Mb/s y se supone que es posible disponer de tomas de red en cualquier punto del almacn, por lo que se ha previsto colocar seis APs repartidos de forma aproximadamente equidistante entre s, para maximizar el rea de cobertura. Para minimizar la interferencia entre celdas contiguas se utilizan diferentes canales. Para conseguir un mayor alcance se colocan antenas omnidireccionales de mstil de alta ganancia.260 m600 mTomas RJ45 (100BASE-TX) disponibles slo en un lado del almacnAntenas Yagi (13,5 dBi) y Dipolo diversidad(2,14 dBi)

Canal 1Canal 13Canal 13Canal 1Canal 7Canal 7

Diseo de Redes Inalmbricas (Caso 1)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-84En este caso se supone que por limitaciones del cableado el sistema de distribucin (y por tanto los APs) solo est disponible en la pared este del almacn. Para poder cubrir la distancia hasta el otro extremo se utilizan antenas yagi muy direccionales, habindose estimado que con cuatro es suficiente para dar un nivel de cobertura aceptable hasta el otro extremo. Debido a la direccionalidad de las antenas yagi se producen zonas de sombra en las inmediaciones de la pared este, por lo que para resolverlo se instalan otros dos APs con antenas dipolo diversidad de ganancia normal.260 m600 mEdificioPatioAntenas dipolo diversidad (2,14dBi) en las aulas y de parche (8,5 dBi) montadas en pared para el patio

Canal 1Canal 1Canal 11Canal 11Canal 6Canal 6Aula 5Aula 1Aula 6Aula 7Aula 8Aula 2Aula 3Aula 4PasilloDiseo de Redes Inalmbricas (Caso 1)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-85En este caso se trata de suministrar cobertura en un campus (posiblemente para que los estudiantes se puedan conectar a la red). Se disponen cuatro APs con antenas dipolo normales en las aulas para dar cobertura en el edificio, y para el patio se ha previsto instalar dos Aps con antenas de parche, que tienen un ngulo de cobertura prximo a los 90.La utilizacin de redes inalmbricas en edificios de oficinas puede verse limitada por la presencia de paredes. El nmero de paredes que pueden atravesar las ondas de radio depende mucho del material de que esten hechas y de su grosor, pero normalmente es posible atravesar una o dos paredes interiores sin problemas.Dependiendo de la estructura y forma del edificio normalmente en 802.11g cada AP puede dar cobertura a una superficie de 300 a 1000 m2

En algunos casos la seal puede atravesar 2-3 paredes, en otros puede cubrir plantas contiguas

Si se instala una densidad de APs excesiva los equipos se interfieren mutuamente. En esos casos es conveniente reducir la potencia de cada AP

Si se prev un gran nmero de usuarios o se quiere dar gran rendimiento interesa que las celdas sean pequeas. Entonces interesa poner mas APs que los estrictamente necesarios con potencia de emisin reducida (p. ej. en un gran saln de conferencias)Diseo de Redes Inalmbricas (Caso 1)


EscaleraAscensoresEscaleraAscensoresEscaleraAscensoresC 1C 5C 9C 5C 13C 1C 1C 5C 9C 5C 13C 1C 5C 5PlantaStanoBajaPrimeraSegundaTerceraCuartaQuinta1054 m2/APDiseo de Redes Inalmbricas (Caso 1)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-87La red puede ofrecer tambin funciones adicionales, por ejemplo:Monitorizacin: algunos APs no se usan para emitir sino para recibir la seal de otros y comprobar que todo esta correctoLocalizacin: con equipos de localizacin especiales se puede averiguar donde esta ubicada una estacin a partir de la seal que emite a los APs prximos. Esto es especialmente til en hospitales, por ejemplo Para poder utilizar estas funciones es preciso instalar mayor densidad de APs que los estrictamente necesarios para dar cobertura a un edificioDiseo de Redes Inalmbricas (Caso 1)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-88Existen bsicamente dos modelos de gestin de redes inalmbricas:APs FAT (gordos): los APs pueden funcionar de forma autnoma, cada uno contiene todo el software y configuracin.APs THIN(delgados): los APs no pueden funcionar solos, para ello necesitan estar conectados a un equipo de control, que contiene la configuracin y el softwareEn los sistemas THIN el equipo de control se encarga de ajustar en cada AP el canal y la potencia intentando minimizar interferencias. Tambin se pueden detectar, e incluso neutralizar, APs piratas (llamados rogue APs) que pueden estar interfiriendo con la red legal o que pueden suponer un agujero de seguridadDiseo de Redes Inalmbricas (Caso 1)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-89APs FAT vs APs THINLos sistemas THIN son normalmente ms caros que los FAT, pero ms cmodos de gestionar. Se utilizan sobre todo en redes grandes (con muchos APs). Los fabricantes actuales de THIN APs son:Trapeze networks (www.trapezenetworks.com): vendido tambin por 3ComAruba networks (www.arubanetworks.com): vendido tambin por Alcatel y NortelCisco-Airspace (www.cisco.com): CiscoTodos los sistemas de THIN Aps actuales son propietarios. El IETF ha creado el grupo de trabajo CAPWAP (Control and Provisioning of Wireless Access Points) con el objetivo de elaborar protocolos estandarizados para la gestin de sistemas basados en APs THIN


Los Rogue APs son APs piratas que hansido detectados por los APs legales Estos seguramente son APs que tienen el mismo canal y estn muy cerca entre s




Configuracin Punto a PuntoGanancia mxima: 20 dBi (antena parablica)Potencia mxima: 100 mW(pero ambas cosas a la vez no estn permitidas)Restricciones ETSI:Alcance mximo: 10 Km (visin directa)Calculadora de alcances en funcin de potencias, ganancias, etc.: http://www.cisco.com/en/US/products/hw/wireless/ps458/products_tech_note09186a008009459b.shtmlhttp://www.cisco.com/application/vnd.ms-excel/en/us/guest/products/ps458/c1225/ccmigration_09186a00800a912a.xls(o buscar outdoor bridge calculation utility en www.cisco.com)

Cable coaxial de 50 de baja atenuacin lo ms corto posible (30 m max.)EthernetEthernetHasta 10 KmVisin directa

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-94Fsicamente el puente inalmbrico es similar a un punto de acceso, con las adaptaciones necesarias para su nueva funcin. Dado que el puente es normalmente un dispositivo esttico se pueden utilizar antenas muy direccionales para concentrar el haz radioelctrico en la direccin de la otra antena con la que se desea contactar. Con las condiciones de emisin permitidas en Europa y antenas parablicas, que son las que ofrecen mayor ganancia (20 dBi), es posible llegar hasta una distancia de 13 Km (a 1 Mb/s) siempre y cuando se disponga de visin directa entre las antenas.A menudo las antenas se colocan en el exterior del edificio, para minimizar el riesgo de que se presenten obstculos en el camino. Esto conlleva que a menudo se requiera un cable de conexin de cierta longitud entre el puente y la antena. A estas frecuencias la atenuacin de la seal producida por el cable es considerable, por lo que es importante minimizar el trayecto de este cable y utilizar en cualquier caso cable de baja atenuacin, lo cual significa que se debe instalar el puente lo ms cerca posible de la antena alargando el cable de la LAN en caso necesario.

Configuracin multipunto

Antena omnidireccional o deparche (o varias parablicas)Capacidad compartida por todos los enlaces si se usa una sola antena y un solo emisor de radio en la sede central.Si se usan varias antenas y emisoras se puede tener capacidad dedicada para cada enlace. Antena direccional (parche, yagi o parablica)

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-95Tambin es posible interconectar entre s varios edificios en una configuracin multipunto, lo cual supone un ahorro en el nmero de equipos a instalar. Como es lgico en este caso la capacidad ser compartida por todos ellos de acuerdo al protocolo CSMA/CA, y ser conveniente utilizar mensajes RTS/CTS pues puede haber estaciones ocultas.El tipo y configuracin de las antenas a ubicar en cada edificio depender de la distancia y la situacin concreta de cada caso.Qu se entiende por visin directa?No basta con ver la otra antena, es preciso tener una visin holgadaSe requiere una elipse libre de obstculos entre antenas. Esto se debe a la difraccin de la seal de radio en los objetos prximosLa vegetacin puede crecer y obstaculizar la visin en alguna poca del aoAnchura zona Fresnel para 2,4 GHz:Distancia100 m500 m2 Km10 Km1 Zona Fresnel3,5 m8 m16 m36 m2 Zona Fresnel5 m12 m22 m50 mPrimera zona FresnelSegunda zona Fresneldd + /2d + 2/2

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-96Para asegurar la visin directa en grandes distancias es preciso en ocasiones utilizar prismticos y en algunos casos globos aerostticos.La visin directa debe mantenerse durante todo el ao. Con relativa frecuencia se realizan enlaces de radio que pasan cerca de rboles u otra vegetacin y ms tarde son obstruidos por crecimiento de la misma. En realidad no es suficiente disponer de visin directa entre antenas para asegurar un trnsito de la seal libre de obstculos. Es preciso disponer de un margen de seguridad, una zona con forma elptica a lo largo de la lnea de visin directa. Dicha zona, denominada zona de Fresnel, tiene una anchura que depende de la longitud de onda de la seal (12,5 cm a 2,4 GHz) y de la distancia a cubrir. Si se quiere que llegue el mximo de seal al receptor es preciso disponer de una zona mayor, denominada segunda zona de Fresnel.En la tabla se indica a ttulo orientativo la anchura (dimetro transversal) de la primera y segunda zona de Fresnel para el caso de 2,4 GHz a varias distancias.En distancias cortas (500 m o menos) la seal llega normalmente con potencia ms que suficiente por lo que es menos importante asegurar la zona de Fresnel. Tcnicas para aumentar el alcance

Hasta10 KmHasta10 KmHasta10 KmHasta10 KmCanal 10Canal 11Canal 10Canal 10Hasta 54 Mb/s dedicados (half-duplex) para cada enlace. En B se puede usar dos puentes o bien uno con dos etapas de radioHasta 54 Mb/s, compartidos entre ambos enlacesPosible problema de estacin oculta (entre A y C). Necesidad de utilizar mensajes RTS/CTSEdificio AEdificio BEdificio CEdificio AEdificio BEdificio C

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-97Si necesitamos cubrir una distancia mayor que el alcance de los equipos es posible instalar un repetidor intermedio, como se muestra en esta figura.En la primera configuracin se trata de dos enlaces punto a punto independientes; cada uno tendr la capacidad para el solo. Para minimizar la interferencia se ha utilizado un canal diferente en cada caso.E la segunda los dos enlaces comparten el mismo puente en el edificio B. Por tanto los tres equipos funcionan compartiendo el mismo canal y la capacidad disponible se reparte entre los dos enlaces. Es interesante el hecho de que en esta segunda configuracin se puede presentar el problema de la estacin oculta, ya que los puentes del edificio A y del C no se ven directamente. Por tanto en este caso deberemos habilitar la portadora virtual, o lo que es lo mismo el uso de mensajes RTS/CTS. Tcnicas para aumentar la capacidad

Canal 1Canal 7Canal 13

Hasta 54 x 3 = 162 Mb/sImprescindible utilizar en este caso canales no solapados

Ing. Albino Goncalvesoctubre 2009Redes Inalmbricas y MovilidadAmpliacin Redes7-98Esta es otra configuracin interesante en la que se conectan dos redes utilizando en paralelo tres enlaces inalmbricos. Aqu es imprescindible utilizar canales diferentes no solapados. Normalmente el router se encargara de repartir el trfico entre los tres enlaces de la forma mas equilibrada posible.Grupos de Trabajo 802.11GrupoContenidoAprobacinProductos802.11IR, Banda 2,4 GHz transmisin hasta 2 Mb/s7/19971999802.11aBanda 5 GHz transmisin hasta 54 Mb/s. Amrica 9/19992001802.11bBanda 2,4 GHz transmisin hasta 11 Mb/s9/19991999802.11cProcedimiento de operacin de los puentes2001802.11dExtensiones de roaming internacionales (entre pases)2001802.11eMejoras de Calidad de Servicio, incluyendo rfagas de paquetes2005802.11FProtocolo para la comunicacin entre APs en un DS (retirado 2006)7/2003 802.11gBanda 2,4 GHz, transmisin hasta 54 Mb/s6/20032003802.11hBanda 5 GHz transmisin hasta 54 Mb/s. Compatible para Europa10/2003802.11iSeguridad (correccin de fallos al protocolo WEP)7/2004802.11jBanda de 4,9 y 5 GHz en Japn2004802.11kMejoras en la medicin de recursos de radio2007?802.11lReservado, no se utilizar802.11mRevisin e interpretacin de los estndaresPend.802.11nAlto rendimiento con MIMO (Multiple input multiple output)2008?14/4/2006802.11oReservado, no se utilizar802.11pAcceso inalmbrico para vehculos en movimiento2008?802.11qReservado, no se utilizar (puede confundirse con 802.1q)802.11rRoaming rpido2007?802.11sMallado del ESS (Extended Service Set)2008?802.11TRecomendaciones para evaluacin de rendimiento2008?802.11uInteroperabilidad con redes externas (p. ej. celulares)Pend.802.11vGestin de redes inalmbricasPend.802.11wTramas de gestin protegidasPend.802.11xReservado, no se utilizar (puede confundirse con 802.1x)802.11yOperacin 3650-3700 en USA2009?


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