Explorando las redes wireless

MODULO III

Wireless LANs

Revisión
Históricamente, las LANs tienen se han limitado a los segmentos de cables físicos. Con la
llegada de las tecnologías que utilizan infrarrojos y RF para llevar datos, las LANs han sido
liberadas de estas limitaciones al medio físico. Este módulo describe las razones para
extender el alcance de una LAN y los métodos que pueden ser utilizados para ello, con un
enfoque en los accesos wireless RF.
Con la extensión de las LANs, nuevos tipos de aplicaciones han aparecido como VOIP.
Este módulo también describe brevemente las principales características de las
implementaciones VOIP sobre LANs.
Objetivos del Módulo
Al completar este módulo, será capaz de describir el entorno de las redes inalámbricas LAN
(WLAN). Esta capacidad incluye el logro de los siguientes objetivos:
• Describe los conductores de negocios y estándares que afectan las
implementaciones WLAN.
• Describe los aspectos de seguridad WLAN y sus métodos de contrarestarlos.
• Describe los factores que afectan a una implementación WLAN.
• Describe los requerimientos de una implementación de VOIP.

Lección 01
Exploring Wireless Networking

Revisión
Los accesos inalámbricos a las redes se han desarrollado como la mayoría de las nuevas
tecnologías. La necesidad de hacer negocios directos, que a su vez requieren de nuevas
tecnologías, ha permitido el desarrollo de estas. Para evitar que este crecimiento se salga de
control, varias organizaciones han dado un paso adelante para establecer estándares de
LAN inalámbrica, certificaciones e interoperabilidad multivendedor. Esta lección describe
las tendencias y estándares que afectan el desarrollo de las WLANs.
Objetivos
Al completar esta lección, será capaz de describir los factores que afectan las WLANs y los
estándares que gobiernan WLANs. Esta capacidad incluye el logro de los siguientes
objetivos:
• Describe los casos de negocio para servicios WLAN.
• Describe las diferencias entre implementaciones WLAN y LAN.
• Identifica las características de las transmisiones RF que son usadas por WLAN.
• Identifica las organizaciones que definen los estándares WLANs.
• Describe las tres bandas no licenciadas que son utilizadas por ITU-R local FCC
wireless.
• Compara las diferencias de los estándares 802.11
• Describe la certificación Wi-Fi.

Caso de Negocios para Servicios WLAN
Este tópico describe los casos de negocios para servicios WLAN.

La productividad está ya no restringida para una posición fija de trabajo o un lapso de
tiempo definido. Las personas ahora esperan estar conectadas en cualquier momento y
lugar, en la oficina, para el aeropuerto o aun la casa. Viajando los empleados estaban
restringidos para utilizar teléfonos para comprobar mensajes y devolver algunas llamadas
telefónicas entre vuelos. Ahora los empleados pueden chequear su correo, mensajes de voz
y la Web utilizando productos de asistencia personal como PDAs cuando van en un vuelo.
Aun en casa, la gente ha cambiado la manera en que ellos viven y aprenden. La Internet se
ha convertido en un estándar en casas, con el progreso de los servicios de TV y Telefonía.
El método de acceso a la Internet ha avanzado desde el servicio temporal del MODEM dial
up a los DSL dedicados. En el 2005, los usuarios de Pc compraron más laptop móviles Wi-
Fi activas que desktops fijas.
El beneficio más tangible de las redes inalámbricas es el costo reducido. Dos situaciones
ilustran el costo cargado. Primero, con una infraestructura inalámbrica alrededor de un
lugar, los ahorros son realizados cuando movemos a una persona desde una cubícula a otra,
reorganizamos un laboratorio, o moviendo desde localidades temporales o sitios de
proyectos. En promedio el costo IT del movimiento de empleado desde una cubícula a otra
es $ 375. para el caso de negocio, nosotros asumiremos que el 15% de el staff es movido
cada año.
La segunda situación a considerar es cuando una compañía mueve en nuevos edificios que
no tienen una infraestructura cableada. En este caso, el ahorro de inalámbrico son aún más
noticiable, porque correr los cables a través de las paredes a través de cielo raso y pisos es
una labor intensiva.
No menos importante, otra ventaja del uso de WLAN es el incremento en el grado de
satisfacción de los empleados, que conduce a menos sobre turnos y un ahorro de los costos
de alquiler de los nuevos empleados. La satisfacción de los empleados también resulta en
mejorar el soporte al cliente que no es fácilmente cuantificable pero es de gran beneficio.,

Diferencias entre WLANs y LANs
Este tópico describe las diferencias entre implementaciones WLAN y LAN

En WLANs, las radiofrecuencias son utilizadas como la capa física de la red.
• WLANs usa Acceso Múltiple por Sense de Portadora con Evitación de Colisiones
(CSMA/CA) en lugar de Acceso Múltiple por Sense de Portadora con Detección de
Colisiones (CSMA/CD), que es utilizado por Ethernet LANs. La Detección de
colisiones no es posible en WLANs, debido a que cada estación no puede enviar y
recibir al mismo tiempo que esta transmitiendo y por lotanto, no puede detectar una
colisión. Las WLANs usan los protocolos Request To Send (RTS) y Clear To Send
(CTS) para evitar colisiones.
• WLANs usa un diferente formato de trama que las Ethernet LAN cableadas.
WLANs requiere información adicional de Capa 2 en la cabecera de la Trama.

Las Ondas de Radio causan problemas en las WLANs que no se encuentran en las
LANs:
• Las cuestiones de conectividad ocurren en la WLAN debido a problemas de
cobertura, transmisiones de RF, distorsiones multicaminos e interferencias desde
otros servicios gíreles o otras WLANs.
• Las cuestiones de privacidad ocurren debido a que las frecuencias de radio pueden
ser alcanzadas desde afuera con facilidad.

En WLANs, los clientes móviles conectan a la reda través de un punto de acceso, que es
el equivalente de un HUB de una Ethernet cableada (pero un access point tiene
aplicaciones de capa 2, haciendo también las características de un Switch):
• Los clientes móviles no tienen una conexión física a la red.
• Los dispositivos móviles están alimentados a menudo por una batería, a diferencia
de los dispositivos LAN plug-in.

Las WLANs pueden encontrarse reguladas de manera específica en cada país.
La meta de la estandarización es hacer que las WLANs estén disponibles en todo el
mundo. Debido a que las WLANs usan radiofrecuencia, ellas deben estar reguladas por
los países de manera específica respecto de la potencia RF y frecuencias.
Este requerimiento no es aplicado a las redes cableadas.

Transmisión RF
El rango de radiofrecuencia abarca desde la banda de radio AM hasta las frecuencias
utilizadas por teléfonos celulares. Este tópico identifica las características de las
transmisiones que son utilizadas por WLANs.

Las radiofrecuencias son radiadas a través del aire por las antenas que crean las ondas
deradio. Cuando las ondas deradio son propagadas a través de objetos, ellas pueden ser
absorbidas (por instancias, por paredes) o reflejadas (por instancias, por superficies
metálicas). Esta absorción y reflexión pueden causar áreas de baja señal o de poca calidad.
Las transmisiones de las ondas de radio están influenciadas por los siguientes factores:
• Reflexión: ocurre cuando las ondas de RF rebotan de los objetos (por ejemplo, metal o
superficies glass)
• Scattering: Refracción o desparrame ocurre cuando las ondas de RF chocan con una
superficie irregular (por ejemplo, una superficie grotesca) y son reflejadas en muchas
direcciones.
• Absorción: ocurre cuando las ondas RF son absorbidas por los objetos (por ejemplo,
paredes)
Las siguientes reglas se aplican a la transmisión de datos sobre ondas de radio:
• Las altas velocidades de datos tienen un rango corto debido a que la recepción requiere de
señales fuertes con una gran relación señal – ruido (SNR) para recuperar la información.
• Las transmisiones de alta potencia sn de un gran rango. Para duplicar el rango, la potencia
tienen que estar incrementada en un factor de 4.
• Las altas velocidades de datos requieren de mayor ancho de banda. El incremento del
ancho de banda es posible con las altas frecuencias o modulaciones más complejas.
• Las altas frecuencias tienen un corto rango de transmisión debido a que ellas tienen un
alto grado de degradación y absorción. Este problema puede ser superado por antenas
más eficientes.

Organizaciones que definen WLANs
Varias organizaciones han empezado a desarrollar estándares para WLANs., certificaciones
e interoperabilidad multivendedor. Este tópico identifica las organizaciones que definen
WLAN.

Las agencias reguladoras, controlan el uso de las bandas de RF. Con la apertura de la banda
de los 900 MHz a las aplicaciones industriales, científicas y médicas (ISM) en 1985,
empezó el desarrollo de las WLANs. Nuevas transmisiones, modulaciones y frecuencias
deben ser aprobadas por las agencias de regulación. Un consenso a nivel mundial es
requerido. Las agencias reguladoras incluye el Federal Communications Commision (FCC-
www.fcc.gov) para los Estados Unidos y el European Telecommunications Standards
Institute (ETSI-www.etsi.org) para Europa.
El Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) define los estándares. IEEE
802.11 es parte del proceso de estandarización de las redes 802. 802.11 es un grupo de
estándares para las comunicaciones entre computadoras WLAN en las bandas de frecuencia
de 2.4, 3.6 y 5 GHz. La primera fue liberada completa en 1997. se puededescargar los
estándares ratificados desde el sitio de IEEE – www.standards.ieee.org/getieee802.
La WI-Fi Alliance ofrece certificación para la interoperabilidad entre proveedores de
productos 802.11. Esta certificación provee una zona de compatibilidad para la compra de
estos productos. Esto también ayuda al mercado de la tecnología WLAN por promover la
inreoperabilidad entre proveedores. La certificación incluye todas las tecnologías RF
802.11 y accesos Wi-Fi protegidos (WPA), un modelo de seguridad que fue lanzado en el
2003 y ratificado en el 2004, basado en un nuevo estándar de seguridad IEEE 802.11i que
fue ratificado en el 2004. la WI-Fi Alliance promove e influye los estándares WLAN. Una
lista de productos ratificados pueden ser encontrados en el sitio de Wi-Fi Alliance
(www.wi-fi.org).

ITU-R Local FCC Wireless
Existen varias bandas de RF no licenciadas. Ste tópico describe las tres bandas no
licenciadas que son usadas por ITU-R local FCC Wireless.

Estas bandas no licenciadas son: 900MHz, 2.4GHz y 5.7GHz. las bandas de los 900 MHz y
2.4 GHz están referidas para aplicaciones en la industria, científica y médica o bandas ISM.
La banda de los 5 GHz es comúnmente referida como la banda Unlicensed National
Information Infrastructure (UNII).
Las frecuencias para estas bandas son las siguientes:
• Banda de los 900 MHz: 902 hasta 928 MHz.
• Banda de 2.4 GHz: 2.4 GHz hasta 2.483 GHz (En Japón se extiende a 2.495GHz)
• Banda de 5 GHz: 5.150 hasta 5.350, 5.725 hasta 5.825 GHz. Algunos países
soportan bandas intermedias entre 5.350 y 5.725 GHz. No todos los países permiten
IEEE 802.11a y el espectro disponible varia ampliamente. La lista de los países que
permiten 802.11 a esta cambiando.
Esta figura muestra las frecuencias WLAN. Seguidamente de las frecuencias WLAN en el
espectro están otros servicios como la telefonía celular y los servicios personales de
comunicación de banda angosta (PCS). Las frecuencias utilizadas para WLAN es la banda
ISM.
La licencia no es requerida para operar equipos de bandas no licenciadas. Sin embargo, los
usuarios no tienen exclusividad en el uso de alguna frecuencia. Por ejemplo, la banda de 2.4
GHz es usada para WLANs, transmisión de video, Bluetooth, hornos de microondas y
teléfonos portátiles. Las bandas de frecuencia n licenciadas ofrece el uso de su mayor
esfuerzo por lo que las interferencias y degradaciones son posibles.
Aun estas tres bandas de frecuencia no requieren de una licencia de operación del equipo,
ellas estan sujetas a los códigos de regulación decada país. Las áreas deregulación de los
países como potencia de transmisión, ganancia de antena (que incrementa la potencia
activa) y la suma de pérdidas en la transmisión, en los cables y la ganancia de antenas.

Nota: los números de canales disponibles así como los parámetros de transmisión
están regulados por las regulaciones de los países. Cada país ubica los canales de radio
en el espectro para los diferentes servicios. Las regulaciones referidas al país y la
documentación paradetalles específicos de cada dominio de regulación.

La potencia isotrópica efectiva radiada (EIRP) es la unidad final de medición que es
monitoreada por las agencias de regulación local. EIRP es la potencia radiada desde el
dispositivo, incluyendo la antena, cables y otros componentes del sistema WLAN que están
adjuntos a estos. Cambiando la antena, los cables y la potencia de transmisión, la EIRP
puede cambiar y exceder los valores permitidos.
Por lo tanto, debemos tomar nuestras precauciones cuando reemplazamos un componente al
equipo inalámbrico; por ejemplo, cuando agregamos o quitamos una antena para
incrementar el rango, el posible resultado será que la WLAN puede convertirse en ilegal
usando códigos no permitidos.

EIRP = Potencia de transmisión + Ganancia de la Antena – Pérdida en el cable

Nota: solamente se utilizan antenas y cables originales proporcionados por el fabricante que
es preparado para la implementación específica del Access Point. Solamente use técnicas
de calidad que respetan los códigos de regulación de RF de cada país.

IEEE 802.11 Standards Comparison
Este tópico compara los diferentes estándares IEEE 802.11

Los estándares 802.11 definen la capa física igualmente como la subcapa MAC de la capa
de enlace de datos del modelo de referencia OSI. El estándar original 802.11 fue
completado en junio de 1997. este fue revisado en 1999 para crear IEEE 802.11a y
802.11b, luego reafirmado en 2003 como IEEE 802.11g y reafirmado después en 2009
como IEEE 802.11n.
Por diseño, el estándar no direcciona capas superiores del modelo OSI. IEEE 802.11b fue
definido utilizando Direct Secuency Spread Spectrum (DSSS). DSSS usa simplemente un
canal que propaga los datos a través de todas las frecuencias que están definidas por este
canal.
IEEE 802.11 divide la banda ISM de 2.4 GHz en 14 canales, pero las agencias reguladoras
locales como la FCC designa que canales son permitidos, como los canales 1 al 11 en los
estados unidos. Cada canal en la banda ISM de 2.4 GHz tiene un ancho de 22 MHz con una
separación de 5 MHz, resultando en un traslape con los canales antes o después de definir
el canal. Por lo tanto, una separación de 5 canales es necesaria para asegurar el no
traslapamiento entre canales. Por ejemplo, usando el canal 11 FCC, tres son los canales que
no se traslapan: 1, 6 y 11.
Recordando que wireless usa comunicación half – duplex, así es que el rendimiento
específico básico se trata sólo de la mitad de tasa de datos. Debido a esta limitación, la
principal meta de desarrollo del IEEE 802.11b fue lograr altas tasas de datos en la banda
ISM de 2.4 GHz. Ellos quieren continuar aumentando el mercado de consumidores de Wi-
Fi y alentar la aceptación de consumidores de Wi-Fi.
IEEE 802.11b define el uso de DSSS con nuevas codificaciones o modulación de
Complementary Code Keying (CCK) para altastasas de datos de 5.5 y 11 Mb/s mientras
retienen codificaciones de 1 y 2 Mb/s. IEEE 802.11b establece usos de la misma forma que
la banda ISM de 2.4 GHz como prioridad de estándares 802.11, haciendo esto compatible
hacia a tras con la prioridad del estándar 802.11 de 1 y 2 Mb/s.

El mismo año que el IEEE 802.11b fue adoptado, IEEE desarrolló otro estándar que es
conocido como el 802.11a. Este estándar fue motivado por búsqueda de incrementar las
tasas de datos usando una diferente propagación de espectro llamada Orthogonal Frecuency
División Multiplexing (OFDM) y tecnologías de modulación; utilizando frecuencias menos
abarrotadas de 5 GHz UNII. La banda ISM de 2.4 GHz fue ampliamente usada por todos
los dispositivos WLAN, tal como Bluetooth, teléfonos inalámbricos, videos y consolas de
juegos de casa. El estándar IEEE 802.11a no fue ampliamente aceptado debido a que los
materiales que fueron necesitados para la fabricación de chips que soportaban 802.11a eran
Tepoca disponibilidad e inicialmente eran muy caros. La mayoría de aplicaciones satisface
los requerimientos para soporte wireless siguiendo lo más barato y el estándar mas
accesible de 802.11b.
El desarrollo continuo que mantiene el uso de IEEE 802.11 MAC y la obtención de
velocidades altas en la banda ISM de 2.4 GHz. El IEEE 802.11g modifica el uso de OFDM
de 802.11a para velocidades altas, a pesar de que esto es compatible con 802.11b usando
DSSS que fue utilizado para la misma banda de frecuencia ISM. DSSS soporta velocidades
de 1, 2, 5.5 y 11 Mb/s como son OFDM y tasas de datos de 6, 9, 12, 24, 36, 48 y 54 Mb/s.

Lo mas reciente desarrollado por IEEE es el estándar completado 802.11n como la versión
mejorada del protocolo 802.11. El proyecto fue el esfuerzo de multiples años para
estandarizar y actualizar el estándar 802.11g. IEEE 802.11n proporciona un nuevo conjunto
de capacidades que dramáticamente mejora la fiabilidad de las comunicaciones, la
pronosticabilidad de cpbertura y el rendimiento específico global los dispositivos.
El protocolo 802.11n tiene varias mejoras en la capa física y la subcapa MAC que
proporcionan excepcionales beneficios para implementación de Wireless. Las
características son las siguientes:
• Múltiple entrada, Múltiple salida (MIMO). MIMO usa la diversidad y duplicación
de señales utilizando múltiples antenas de transmisión y recepción.

• 40 MHz de operación para canales adyacentes que son combinados con algunos de
los espacios de canales reservados entre los dos, para alcanzar mas del doble de
velocidad.
• La agregación a la trama reduce la sobre cabecera de 802.11 por la unión de
múltiples paquetes.
• Compatibilidad hacia atrás, que hace posible la coexistencia de dispositivos
802.11a/b/g y dispositivos 802.11n, por consiguiente los clientes pueden pasar
desde sus access point o migrar sobre el tiempo.

El estándar 802.11n soporta bandas de frecuencia de 2.4 y 5 GHz y adopta un método
de modulación OFDM. Un ancho de banda de 20 MHz y 40MHz es soportado. El
ancho de banda de 20MHz es utilizado para dar compatibilidad a tecnologías antiguas.
IEEE 802.11n continua la evolución de la modulación. IEEE 802.11n utiliza OFDM al
igual que los estándares 802.11a y 802.11g. sin embargo 802.11n incrementa el numero
de subportadoras en cada canal de 20MHz desde 48 a 52. IEEE 802.11n proporciona
una selección de cada tasa de datos para una transmisión, incluyendo una tasa de datos
usando modulación de amplitud en cuadratura (QAM) con una tasa de codificación 5/6.
A la vez, estos cambios incrementan la tasa de datos a un máximo de 72.2 Mb/s para
una transmisión simple de radio. Por multiplexación de división espacial, 802.11n
también incrementa el número de transmisores admisibles para cuatro.
Para dos, la máxima velocidad es 144 Mb/s. tres, proporcionan una velocidad máxima
de 216 Mb/s. el máximo de las cuatro transmisiones pueden enviar 288 Mb/s.
Cuando usamos canales de 40 MHz, 802.11n incrementa el número de subportadoras
disponibles a 108.
Esto proporciona tasa de datos de 150, 300, 450 y 600 Mb/s para uno de cuatro
transmisores respectivamente. La tasadedatos depende del modo de operación de
OFDM.
IEEE 802.11n tiene la capacidad dramática a incrementar la capacidad de las WLAN, la
efectiva transacción entre los clientes y la fiabilidad que experimenta la red para el
cliente.

WI-Fi Certification
Desde quie los estándares 802.11 han sido establecidos, existe la necesidad de asegurar la
interoperabilidad entre los productos 802.11. Este tópico describe cómo Wi-Fi certification
asegura la interoperabilidad entre vendedores.

La Wi-Fi Alliance es una industria asociada global sin fines de lucro que esta dedicada a
promover el crecimiento y la aceptación de WLANs. Uno de los primeros beneficios de
WI-Fi Alliance es la de asegurar la interoperabilidad entre los productos 802.11 que son
ofrecidos por diferentes vendedores. El Wi-Fi Alliance proporciona una certificación para
cada producto como un sello de interoperabilñidad. La interoperabilidad entre vendedores
certificados proporciona una zona de comodidad para los compradores. La certificación
incluye las tres tecnologías IEEE 802.11-RF bien como la primera adopción del borrador
IEEE que proporciona seguridad. La Wi-Fi Alliance adopta el borrador de seguridad IEEE
802.11i como WPA, y luego revisado para Wi-Fi Acceso Protegido 2 (WPA2), después el
final se suelta de 802.11i.

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