Explorando las redes wireless

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Explorando las redes wireless

  1. 1. MODULO IIIWireless LANsRevisiónHistóricamente, las LANs tienen se han limitado a los segmentos de cables físicos. Con lallegada de las tecnologías que utilizan infrarrojos y RF para llevar datos, las LANs han sidoliberadas de estas limitaciones al medio físico. Este módulo describe las razones paraextender el alcance de una LAN y los métodos que pueden ser utilizados para ello, con unenfoque 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 lasimplementaciones VOIP sobre LANs.Objetivos del MóduloAl 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.
  2. 2. Lección 01Exploring Wireless NetworkingRevisiónLos accesos inalámbricos a las redes se han desarrollado como la mayoría de las nuevastecnologías. La necesidad de hacer negocios directos, que a su vez requieren de nuevastecnologías, ha permitido el desarrollo de estas. Para evitar que este crecimiento se salga decontrol, varias organizaciones han dado un paso adelante para establecer estándares deLAN inalámbrica, certificaciones e interoperabilidad multivendedor. Esta lección describelas tendencias y estándares que afectan el desarrollo de las WLANs.ObjetivosAl completar esta lección, será capaz de describir los factores que afectan las WLANs y losestándares que gobiernan WLANs. Esta capacidad incluye el logro de los siguientesobjetivos: • 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.
  3. 3. Caso de Negocios para Servicios WLANEste tópico describe los casos de negocios para servicios WLAN.La productividad está ya no restringida para una posición fija de trabajo o un lapso detiempo definido. Las personas ahora esperan estar conectadas en cualquier momento ylugar, en la oficina, para el aeropuerto o aun la casa. Viajando los empleados estabanrestringidos para utilizar teléfonos para comprobar mensajes y devolver algunas llamadastelefónicas entre vuelos. Ahora los empleados pueden chequear su correo, mensajes de vozy 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 seha 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 dialup 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 situacionesilustran el costo cargado. Primero, con una infraestructura inalámbrica alrededor de unlugar, los ahorros son realizados cuando movemos a una persona desde una cubícula a otra,reorganizamos un laboratorio, o moviendo desde localidades temporales o sitios deproyectos. En promedio el costo IT del movimiento de empleado desde una cubícula a otraes $ 375. para el caso de negocio, nosotros asumiremos que el 15% de el staff es movidocada año.La segunda situación a considerar es cuando una compañía mueve en nuevos edificios queno tienen una infraestructura cableada. En este caso, el ahorro de inalámbrico son aún másnoticiable, porque correr los cables a través de las paredes a través de cielo raso y pisos esuna labor intensiva.No menos importante, otra ventaja del uso de WLAN es el incremento en el grado desatisfacción de los empleados, que conduce a menos sobre turnos y un ahorro de los costosde alquiler de los nuevos empleados. La satisfacción de los empleados también resulta enmejorar el soporte al cliente que no es fácilmente cuantificable pero es de gran beneficio.,
  4. 4. Diferencias entre WLANs y LANsEste tópico describe las diferencias entre implementaciones WLAN y LANEn 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.
  5. 5. 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 elmundo. Debido a que las WLANs usan radiofrecuencia, ellas deben estar reguladas porlos países de manera específica respecto de la potencia RF y frecuencias.Este requerimiento no es aplicado a las redes cableadas.
  6. 6. Transmisión RFEl rango de radiofrecuencia abarca desde la banda de radio AM hasta las frecuenciasutilizadas por teléfonos celulares. Este tópico identifica las características de lastransmisiones que son utilizadas por WLANs.Las radiofrecuencias son radiadas a través del aire por las antenas que crean las ondasderadio. Cuando las ondas deradio son propagadas a través de objetos, ellas pueden serabsorbidas (por instancias, por paredes) o reflejadas (por instancias, por superficiesmetálicas). 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.
  7. 7. Organizaciones que definen WLANsVarias organizaciones han empezado a desarrollar estándares para WLANs., certificacionese interoperabilidad multivendedor. Este tópico identifica las organizaciones que definenWLAN.Las agencias reguladoras, controlan el uso de las bandas de RF. Con la apertura de la bandade los 900 MHz a las aplicaciones industriales, científicas y médicas (ISM) en 1985,empezó el desarrollo de las WLANs. Nuevas transmisiones, modulaciones y frecuenciasdeben ser aprobadas por las agencias de regulación. Un consenso a nivel mundial esrequerido. Las agencias reguladoras incluye el Federal Communications Commision (FCC-www.fcc.gov) para los Estados Unidos y el European Telecommunications StandardsInstitute (ETSI-www.etsi.org) para Europa.El Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) define los estándares. IEEE802.11 es parte del proceso de estandarización de las redes 802. 802.11 es un grupo deestándares para las comunicaciones entre computadoras WLAN en las bandas de frecuenciade 2.4, 3.6 y 5 GHz. La primera fue liberada completa en 1997. se puededescargar losestándares ratificados desde el sitio de IEEE – www.standards.ieee.org/getieee802.La WI-Fi Alliance ofrece certificación para la interoperabilidad entre proveedores deproductos 802.11. Esta certificación provee una zona de compatibilidad para la compra deestos productos. Esto también ayuda al mercado de la tecnología WLAN por promover lainreoperabilidad entre proveedores. La certificación incluye todas las tecnologías RF802.11 y accesos Wi-Fi protegidos (WPA), un modelo de seguridad que fue lanzado en el2003 y ratificado en el 2004, basado en un nuevo estándar de seguridad IEEE 802.11i quefue ratificado en el 2004. la WI-Fi Alliance promove e influye los estándares WLAN. Unalista de productos ratificados pueden ser encontrados en el sitio de Wi-Fi Alliance(www.wi-fi.org).
  8. 8. ITU-R Local FCC WirelessExisten varias bandas de RF no licenciadas. Ste tópico describe las tres bandas nolicenciadas 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 y2.4 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 NationalInformation 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 elespectro están otros servicios como la telefonía celular y los servicios personales decomunicación de banda angosta (PCS). Las frecuencias utilizadas para WLAN es la bandaISM.La licencia no es requerida para operar equipos de bandas no licenciadas. Sin embargo, losusuarios no tienen exclusividad en el uso de alguna frecuencia. Por ejemplo, la banda de 2.4GHz es usada para WLANs, transmisión de video, Bluetooth, hornos de microondas yteléfonos portátiles. Las bandas de frecuencia n licenciadas ofrece el uso de su mayoresfuerzo 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 lospaíses como potencia de transmisión, ganancia de antena (que incrementa la potenciaactiva) y la suma de pérdidas en la transmisión, en los cables y la ganancia de antenas.
  9. 9. Nota: los números de canales disponibles así como los parámetros de transmisiónestán regulados por las regulaciones de los países. Cada país ubica los canales de radioen el espectro para los diferentes servicios. Las regulaciones referidas al país y ladocumentación paradetalles específicos de cada dominio de regulación.La potencia isotrópica efectiva radiada (EIRP) es la unidad final de medición que esmonitoreada por las agencias de regulación local. EIRP es la potencia radiada desde eldispositivo, incluyendo la antena, cables y otros componentes del sistema WLAN que estánadjuntos a estos. Cambiando la antena, los cables y la potencia de transmisión, la EIRPpuede cambiar y exceder los valores permitidos.Por lo tanto, debemos tomar nuestras precauciones cuando reemplazamos un componente alequipo inalámbrico; por ejemplo, cuando agregamos o quitamos una antena paraincrementar el rango, el posible resultado será que la WLAN puede convertirse en ilegalusando códigos no permitidos.EIRP = Potencia de transmisión + Ganancia de la Antena – Pérdida en el cableNota: solamente se utilizan antenas y cables originales proporcionados por el fabricante quees preparado para la implementación específica del Access Point. Solamente use técnicasde calidad que respetan los códigos de regulación de RF de cada país.
  10. 10. IEEE 802.11 Standards ComparisonEste tópico compara los diferentes estándares IEEE 802.11Los estándares 802.11 definen la capa física igualmente como la subcapa MAC de la capade enlace de datos del modelo de referencia OSI. El estándar original 802.11 fuecompletado en junio de 1997. este fue revisado en 1999 para crear IEEE 802.11a y802.11b, luego reafirmado en 2003 como IEEE 802.11g y reafirmado después en 2009como IEEE 802.11n.Por diseño, el estándar no direcciona capas superiores del modelo OSI. IEEE 802.11b fuedefinido utilizando Direct Secuency Spread Spectrum (DSSS). DSSS usa simplemente uncanal que propaga los datos a través de todas las frecuencias que están definidas por estecanal.IEEE 802.11 divide la banda ISM de 2.4 GHz en 14 canales, pero las agencias reguladoraslocales como la FCC designa que canales son permitidos, como los canales 1 al 11 en losestados unidos. Cada canal en la banda ISM de 2.4 GHz tiene un ancho de 22 MHz con unaseparación de 5 MHz, resultando en un traslape con los canales antes o después de definirel canal. Por lo tanto, una separación de 5 canales es necesaria para asegurar el notraslapamiento entre canales. Por ejemplo, usando el canal 11 FCC, tres son los canales queno se traslapan: 1, 6 y 11.Recordando que wireless usa comunicación half – duplex, así es que el rendimientoespecífico básico se trata sólo de la mitad de tasa de datos. Debido a esta limitación, laprincipal meta de desarrollo del IEEE 802.11b fue lograr altas tasas de datos en la bandaISM 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 deComplementary Code Keying (CCK) para altastasas de datos de 5.5 y 11 Mb/s mientrasretienen codificaciones de 1 y 2 Mb/s. IEEE 802.11b establece usos de la misma forma quela banda ISM de 2.4 GHz como prioridad de estándares 802.11, haciendo esto compatiblehacia a tras con la prioridad del estándar 802.11 de 1 y 2 Mb/s.
  11. 11. El mismo año que el IEEE 802.11b fue adoptado, IEEE desarrolló otro estándar que esconocido como el 802.11a. Este estándar fue motivado por búsqueda de incrementar lastasas de datos usando una diferente propagación de espectro llamada Orthogonal FrecuencyDivisión Multiplexing (OFDM) y tecnologías de modulación; utilizando frecuencias menosabarrotadas de 5 GHz UNII. La banda ISM de 2.4 GHz fue ampliamente usada por todoslos dispositivos WLAN, tal como Bluetooth, teléfonos inalámbricos, videos y consolas dejuegos de casa. El estándar IEEE 802.11a no fue ampliamente aceptado debido a que losmateriales que fueron necesitados para la fabricación de chips que soportaban 802.11a eranTepoca disponibilidad e inicialmente eran muy caros. La mayoría de aplicaciones satisfacelos requerimientos para soporte wireless siguiendo lo más barato y el estándar masaccesible de 802.11b.El desarrollo continuo que mantiene el uso de IEEE 802.11 MAC y la obtención develocidades altas en la banda ISM de 2.4 GHz. El IEEE 802.11g modifica el uso de OFDMde 802.11a para velocidades altas, a pesar de que esto es compatible con 802.11b usandoDSSS que fue utilizado para la misma banda de frecuencia ISM. DSSS soporta velocidadesde 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 versiónmejorada del protocolo 802.11. El proyecto fue el esfuerzo de multiples años paraestandarizar y actualizar el estándar 802.11g. IEEE 802.11n proporciona un nuevo conjuntode capacidades que dramáticamente mejora la fiabilidad de las comunicaciones, lapronosticabilidad de cpbertura y el rendimiento específico global los dispositivos.El protocolo 802.11n tiene varias mejoras en la capa física y la subcapa MAC queproporcionan excepcionales beneficios para implementación de Wireless. Lascaracterísticas son las siguientes: • Múltiple entrada, Múltiple salida (MIMO). MIMO usa la diversidad y duplicación de señales utilizando múltiples antenas de transmisión y recepción.
  12. 12. • 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 métodode modulación OFDM. Un ancho de banda de 20 MHz y 40MHz es soportado. Elancho 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 aligual que los estándares 802.11a y 802.11g. sin embargo 802.11n incrementa el numerode subportadoras en cada canal de 20MHz desde 48 a 52. IEEE 802.11n proporcionauna selección de cada tasa de datos para una transmisión, incluyendo una tasa de datosusando 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 parauna transmisión simple de radio. Por multiplexación de división espacial, 802.11ntambién incrementa el número de transmisores admisibles para cuatro.Para dos, la máxima velocidad es 144 Mb/s. tres, proporcionan una velocidad máximade 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 subportadorasdisponibles a 108.Esto proporciona tasa de datos de 150, 300, 450 y 600 Mb/s para uno de cuatrotransmisores respectivamente. La tasadedatos depende del modo de operación deOFDM.IEEE 802.11n tiene la capacidad dramática a incrementar la capacidad de las WLAN, laefectiva transacción entre los clientes y la fiabilidad que experimenta la red para elcliente.
  13. 13. WI-Fi CertificationDesde quie los estándares 802.11 han sido establecidos, existe la necesidad de asegurar lainteroperabilidad entre los productos 802.11. Este tópico describe cómo Wi-Fi certificationasegura la interoperabilidad entre vendedores.La Wi-Fi Alliance es una industria asociada global sin fines de lucro que esta dedicada apromover el crecimiento y la aceptación de WLANs. Uno de los primeros beneficios deWI-Fi Alliance es la de asegurar la interoperabilidad entre los productos 802.11 que sonofrecidos por diferentes vendedores. El Wi-Fi Alliance proporciona una certificación paracada producto como un sello de interoperabilñidad. La interoperabilidad entre vendedorescertificados proporciona una zona de comodidad para los compradores. La certificaciónincluye las tres tecnologías IEEE 802.11-RF bien como la primera adopción del borradorIEEE que proporciona seguridad. La Wi-Fi Alliance adopta el borrador de seguridad IEEE802.11i como WPA, y luego revisado para Wi-Fi Acceso Protegido 2 (WPA2), después elfinal se suelta de 802.11i.

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