Estándares IEEE 802.11: Arquitectura y Modos de Operación de Redes Inalámbricas

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Estándares IEEE 802.11: Evolución y Características

  • 802.11: WLAN a 2.4 GHz y 2 Mbps.
  • 802.11a: (5.1-5.2 GHz, 5.2-5.3 GHz, 5.7-5.8 GHz), 54 Mbps. Utiliza OFDM (Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonal).
  • 802.11b: (2.4-2.485 GHz), 11 Mbps.
  • 802.11c: Define características de AP (Puntos de Acceso) como Bridges.
  • 802.11d: Múltiples dominios reguladores (restricciones de países al uso de determinadas frecuencias).
  • 802.11e: Calidad de Servicio (QoS).
  • 802.11f: Protocolo de conexión entre Puntos de Acceso (AP), conocido como IAPP (Inter Access Point Protocol).
  • 802.11g: (2.4-2.485 GHz), 36 o 54 Mbps. Utiliza OFDM. Aprobado en 2003 para ofrecer mayor velocidad con cierto grado de compatibilidad con equipamiento 802.11b.
  • 802.11h: DFS (Dynamic Frequency Selection), que habilita la coexistencia con HiperLAN y regula la potencia de difusión.
  • 802.11i: Seguridad (aprobada en Julio de 2004).
  • 802.11j: Permite la armonización entre IEEE (802.11), ETSI (HiperLAN2) y ARIB (HISWANa).
  • 802.11m: Mantenimiento de redes wireless.

Conceptos Fundamentales de Redes Inalámbricas

¿Qué es una red inalámbrica?

Red que usa el aire como medio de comunicación. Utiliza tecnología de radiofrecuencia.

¿Cómo funciona una red wireless?

Funciona de forma similar a una red Ethernet, pero utilizando el aire como medio de transporte. El protocolo utilizado se conoce como CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).

Topologías de Red y Modos de Operación

Las topologías de red, o modos de operación o configuración, son:

  • Ad Hoc Network / IBSS

    Son las más flexibles. La comunicación entre las estaciones es punto a punto. No hay comunicación entre redes.

  • Infrastructure Network / BSS

    Permite el encaminamiento con el resto de la Red Cableada. El Access Point actúa como Bridge con otros clientes WLAN. En este modo de operación, los APs envían una señal cada 100 ms que los clientes wireless evalúan para determinar la calidad de la conexión. Basados en la calidad del enlace, los clientes deciden a qué AP asociarse. El nuevo AP al cual se asoció el cliente informará de esta situación al antiguo AP, a objeto de garantizar la conexión correcta del cliente.

  • Roaming

    Permite a una estación Cliente transitar a través de múltiples Access Points manteniendo la conectividad a la red.

  • Wireless Bridge (Point to Point)

    Este modo permite conectar dos LANs. Esta modalidad solo trabajará con otro dispositivo Bridge. Funcionan como filtros de tramas. Los puentes transparentes aprenden direcciones y son compatibles con IEEE 802.3.

  • Multi-Point Bridge (Point to MultiPoint)

    Este modo permite conectar múltiples LANs wireless.

  • Repeater

    Este modo permite extender el rango de la red wireless. (Ejemplo de productos D-LINK: DWL-900AP+, DWL-2000AP+, DWL-2100AP, DI-624+).

Nomenclaturas Clave

  • Access Point (AP): Wireless Hub.
  • Basic Service Set (BSS): Estaciones y AP bajo una misma área de cobertura.
  • Distribution System (DS): Red que conecta los diferentes AP.
  • Extended Service Set (ESS): Varios BSS colindantes.

Ventajas y Aplicaciones

Principales Ventajas:

  • Movilidad.
  • Facilidad de instalación.
  • Flexibilidad.
  • Reducción de costes.
  • Escalabilidad.

Aplicaciones más Utilizadas:

Empresas de Manufactura (Warehouse), Servicios de Hospitales, Museos, Monumentos Nacionales, Aeropuertos, Retail.

Características Técnicas y Medios de Transmisión

Protocolo 802.11

Utiliza direcciones de 48 bits, igual que el 802.3. Permite multicast y broadcast. Cada AP tiene un BSS Identifier que identifica la célula (parámetro configurable por el administrador). Incluye autenticación, registro de estaciones y encriptación de datos.

Respecto al Roaming: Se prevén los mensajes para realizar roaming entre AP, pero el protocolo entre APs se deja a elección de los fabricantes, lo que produce incompatibilidades entre ellos.

Consorcio WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance): Actualmente cuenta con unos 180 miembros. Wi-Fi (Wireless Fidelity): Más de 600 productos certificados.

Medios de Transmisión

Infrarrojos:

  • Longitud de onda: 850 – 950 nm.
  • Emisores: diodos; receptores: fotodetectores.
  • Utiliza luz difusa, reflejada en paredes y objetos.
  • Velocidades: 115 Kbps, 1.152 Mbps, 4 Mbps.
  • Económicos, utilizados en todo tipo de dispositivos pequeños.
  • No interfieren con dispositivos de radio.
  • No traspasan objetos.

Radiofrecuencia:

  • Frecuencia: 2.4 – 5 GHz.
  • Permiten atravesar muros y mayores anchos de banda.

Técnicas de Espectro Ensanchado

Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

Se denomina de espectro ensanchado porque una señal ocupa toda la banda, pero no simultáneamente. La FCC (Federal Communication Commission) requiere:

  • Utilizar 75 o más frecuencias.
  • Tiempo máximo en una frecuencia (dwell time) de 400 ms.

Se consiguen velocidades máximas de 2 Mbps.

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Combina la señal a transmitir con el código de usuario (chipping code). Solo existe una secuencia de chip para todos los sistemas (Código de Barker). Esta es la diferencia con CDMA (que utiliza más de una).

Tiene como objetivo ensanchar el espectro para dar robustez a la comunicación. Permite velocidades superiores a 2 Mbps.

Conceptos Adicionales en Redes

Wardriving

Es el método más conocido para detectar las redes inalámbricas inseguras. Se realiza habitualmente con un dispositivo móvil, como un ordenador portátil o una PDA. El método es simple: el atacante pasea con el dispositivo móvil y, en el momento en que detecta la existencia de la red, realiza un análisis de la misma.

Banda Ancha

Combina la capacidad de conexión (anchura de banda) y la velocidad. En la Recomendación I.113 de la UIT, la banda ancha se define como una “capacidad de transmisión más rápida que la velocidad primaria de la red digital de servicios integrados (RDSI) a 1.5 o 2.0 megabits por segundo (Mbits)“.

VoIP (Voz sobre IP)

Se refiere a la capacidad de transmitir voz sobre redes IP de datos, utilizando elementos de hardware y software que en conjunto brindan la plataforma de comunicación.

Fases de un sistema VoIP:

  1. Digitalización de la voz.
  2. Paquetización de la voz.
  3. Enrutamiento de los paquetes.