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WIRELESS LOCAL AREA NETWORK (WLAN)

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Ruben Fontalvo Salgado

on 19 October 2013

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RED INALÁMBRICA DE ÁREA LOCAL (W L A N)
HiperLAN es un estándar global para anchos de banda inalámbricos LAN que operan con un rango de datos de 54 Mbps en la frecuencia de banda de 5 GHz. HIPERLAN/2 es una solución estándar para un rango de comunicación corto que permite una alta transferencia de datos y Calidad de Servicio del tráfico entre estaciones base WLAN y terminales de usuarios.
PROTOCOLOS PARA LAS W L A N
HIPERLAN/1
Hiper Lan es similar a 802.11a (5 GHz) y es diferente de 802.11b/g (2,4 GHz). HIPERLAN/1, HIgh Performance Radio LAN version 1 es un estándar del ETSI (European Telecomunications Standards Institute).
El plan empezó en 1991. El objetivo de HIPERLAN era la alta velocidad de transmisión, más alta que la del 802.11. El estándar se aprobó en 1996. Emplea modulaciones FSK MGSK.
Características de HIPERLAN/1
:
• rango 50 m
• baja movilidad (1.4 m/s)
• soporta tráfico asíncrono y síncrono.
• sonido 32 Kbps, latencia de 10 ns
• vídeo 2 Mbit/s, latencia de 100 ns
• datos a 10 Mbps
HIPERLAN/2
La versión 2 fue diseñada como una conexión inalámbrica rápida para muchos tipos de redes. Por ejemplo: red back bone UMTS, redes ATM e IP. También funciona como una red doméstica como HIPERLAN/1. HIPERLAN/2 usa la banda de 5 GHz y una velocidad de transmisión de hasta 54 Mbps.
Esta tecnología es la más avanzada actualmente (junto con 802.11a), disponiendo de las velocidades de transmisión más altas (54 Mbps), equiparándose a las redes cableadas convencionales. Los servicios básicos son transmisión de datos, sonido, y vídeo. Se hace énfasis en la calidad de esos servicios.
Se emplean modulaciones BPSK, QPSK, 16QAM o 64QAM.
Al igual que en las redes alámbricas, las redes anteriores cuentan con diferentes protocolos de ruteo. Estos protocolos pueden ser divididos en dos categorías:
Table-driven
(ruteo de tabla) y
on-demand
(bajo demanda), según el momento y la manera como son descubiertas las rutas.
Protocolos Table-Driven
Consisten en una tabla de ruteo que se actualiza constantemente en todos los nodos. Entre los principales protocolos de este tipo se encuentran:


DSDV
: Cada estación móvil contiene una tabla de ruteo que enlista todos los destinos posibles, el número de saltos para alcanzar dicho destino y el número de secuencias asignado por el nodo destino. Las estaciones transmiten periódicamente sus tablas de ruteo a sus vecinos inmediatos.

WRP
: Es un protocolo de ruteo de distancia por vectores en el que cada nodo de la red mantiene una tabla de distancia, una tabla de ruteo, una tabla de costo de enlace y una lista de mensajes de retransmisión.


GSR
: Es similar al DSDV, es decir, toma las ideas del ruteo de estado de enlace, pero lo mejora evitando el flujo de mensajes de ruteo.


FSR
: Es una mejora del GSR. El gran tamaño de mensajes de actualización en el GSR pierde una gran cantidad de ancho de banda de la red. En vez de eso, intercambia información sobre los nodos más cercanos de forma más frecuente que sobre los más lejanos.
Protocolos on-demand
No se transmite la tabla a cada nodo, sino que las rutas se crean únicamente cuando se requiere. Cuando una fuente quiere transmitir a un destino, la ruta continúa hasta que el destino sea alcanzado o hasta que la ruta ya no sea necesitada.



CBRP
: Los nodos son divididos en clusters con base a un algoritmo que divide el estado de cada nodo en miembro o indeciso, y entre ellos mantienen una tabla de localización de miembros.


DSRP
: Es un protocolo bajo demanda en el que un nodo mantiene una lista de rutas con las rutas más cercanas. El nodo actualiza las tablas cada vez que aprende nuevas rutas.


TORA
: Es un algoritmo de ruteo distribuido, escalable y eficiente, altamente adaptable, basado en el concepto de retorno de enlace (link reversal). Es preferible para redes inalámbricas altamente dinámicas, puesto que encuentra múltiples rutas de un nodo fuente para un nodo destino. La característica principal es que los mensajes de control se localizan en un número reducido de nodos. Para lograr esto, los nodos mantienen información de ruteo acerca de los nodos adyacentes.


ABR
: Define una nueva métrica para el ruteo conocida como el grado de estabilidad de asociación. Está libre de loops, deadlock y duplicación de paquetes. En el ABR una ruta es seleccionada en base al estado de asociación de los nodos.


SSR
: Selecciona rutas basándose en la fuerza de las señales entre los nodos y la estabilidad de la posición de los nodos.
PRIMERA RED LOCAL INALÁMBRICA
No fue hasta 1971 cuando un grupo de investigadores bajo la dirección de Norman Abramson, en la Universidad de Hawaii, crearon el primer sistema de conmutación de paquetes mediante una red de comunicación por radio, dicha red se llamo ALOHA. Ésta es la primera red de área local inalámbrica (WLAN), estaba formada por 7 computadoras situadas en distintas islas que se podían comunicar con un ordenador central al cual pedían que realizara cálculos. Uno de los primeros problemas que tuvieron y que tiene todo nuevo tipo de red inventada fue el control de acceso al medio (MAC), es decir, el protocolo a seguir para evitar que las distintas estaciones solapen sus mensajes entre sí. En un principio se solucionó haciendo que la estación central emitiera una señal intermitente en una frecuencia distinta a la del resto de computadoras mientras estuviera libre, de tal forma que cuando una de las otras estaciones se disponía a transmitir, antes “escuchaba” y se cercioraba de que la central estaba emitiendo dicha señal para entonces enviar su mensaje, esto se conoce como CSMA (Carrier Sense Multiple Access).

Esta tecnología surgió por la necesidad de establecer un mecanismo de conexión inalámbrica que fuese compatible entre los distintos dispositivos. Buscando esa compatibilidad fue que en 1999 las empresas 3com, Airones, Intersil, Lucent Technologies, Nokia y Symbol Technologies se reunieron para crear la Wireless Ethernet Compatibility Alliance, o WECA, actualmente llamada Wi-Fi Alliance. El objetivo de la misma fue designar una marca que permitiese fomentar más fácilmente la tecnología inalámbrica y asegurar la compatibilidad de equipos.

De esta forma, en abril de 2000 WECA certifica la interoperabilidad de equipos según la norma IEEE 802.11b, bajo la marca Wi-Fi. Esto quiere decir que el usuario tiene la garantía de que todos los equipos que tengan el sello Wi-Fi pueden trabajar juntos sin problemas, independientemente del fabricante de cada uno de ellos.

En el año 2002 la asociación WECA estaba formada ya por casi 150 miembros en su totalidad. La familia de estándares 802.11 ha ido naturalmente evolucionando desde su creación, mejorando el rango y velocidad de la transferencia de información, entre otras cosas.

Las WLANs típicamente consisten de computadoras portátiles (o de escritorio) que se conectan a dispositivos fijos llamados "puntos de acceso" (access points) vía señales de radio o infrarrojo. Las implementaciones de las WLANs abarcan todas las modalidades posibles desde las PANs (Personal Area Networks), MANs (Metropolitan Area Network), hasta las WANs (Wide Area Networks). Las PANs son redes inalámbricas de corto alcance, generalmente para uso en interiores a pocos metros. Mientras que las redes inalámbricas tipo WAN y MAN consisten en torres y antenas que transmiten ondas de radio o usan tecnología de microondas para conectar redes de área local, utilizando enlaces punto-punto y punto- multipunto.
El gran éxito de las WLANs es que utilizan frecuencias de uso libre. La desventaja de utilizar este tipo de bandas de frecuencias es que las comunicaciones son propensas a interferencias y errores de transmisión. Estos errores ocasionan que sean reenviados una y otra vez los paquetes de información. Por eso la velocidad máxima especificada teóricamente no es tal en la realidad.
La velocidad máxima permisible sólo es disponible en un ambiente libre de interferencia y a muy corta distancia. Para reducir errores, el 802.11a y el 802.11b automáticamente reducen la velocidad de información de la capa física. Así por ejemplo, el 802.11b tiene tres velocidades de información (5.5, 2 y 1 Mbps) y el 802.11a tiene 7 (48, 36, 24, 18, 12, 9 y 6 Mbps).
Las diferentes frecuencias que utilizan estos sistemas significan que, por ejemplo, los productos basados en 802.11a son no interoperables con los 802.11b. Esto significa que aunque no se interfieran entre sí, por estar en diferentes bandas de frecuencias, los dispositivos no pueden comunicarse entre ellos.
El mercado también ha aceptado un estándar inalámbrico: el IEEE 802.11b. Con una capacidad de 11 Mbps, éste brinda la velocidad suficiente para la mayoría de las aplicaciones, aunque el rendimiento real es de sólo 6 Mbps aproximadamente. En una red saturada, el 802.11b se degrada mucho más rápido que un Ethernet cableado, debido a un protocolo de acceso al medio menos eficiente.
Puede emplear diferentes métodos de modulación, de acuerdo con la calidad y fortaleza de la señal de radio, lo que resulta en un rendimiento extremadamente alto en rangos más cortos y comunicaciones más bajas, aunque confiables, en rangos más altos.
VENTAJAS DEL WI-FI
• La comodidad que ofrecen es muy superior a las redes cableadas porque cualquiera que tenga acceso a la red puede conectarse desde distintos puntos dentro de un rango suficientemente amplio de espacio.
• Una vez configuradas, las redes Wi-Fi permiten el acceso de múltiples ordenadores sin ningún problema ni gasto en infraestructura, ni gran cantidad de cables.
• La compatibilidad entre dispositivos con la marca Wi-Fi es total, con lo que en cualquier parte del mundo podremos utilizar la tecnología Wi-Fi con una compatibilidad total.
DESVENTAJAS DEL WI-FI
• Menor velocidad en comparación a una conexión cableada, debido a las interferencias y pérdidas de señal que el ambiente puede acarrear.
• La desventaja fundamental de estas redes existe en el campo de la seguridad. Existen algunos programas capaces de capturar paquetes de forma que puedan calcular la contraseña de la red y de esta forma acceder a ella. Las claves de tipo WEP son relativamente fáciles de conseguir con este sistema. La alianza Wi-Fi arregló estos problemas sacando el estándar WPA y posteriormente WPA2, basados en el grupo de trabajo 802.11i.
• Hay que señalar que esta tecnología no es compatible con otros tipos de conexiones sin cables como Bluetooth, GPRS, UMTS, etc.
Se define como topología a la disposición lógica o a la disposición fisica de una red .
AD-HOC
Esta topología es también llamada MANET (Mobile Ad-hoc Networks, Redes Móviles Ad-hoc). La topología Ad-hoc es un grupo de computadoras las cuales se comunican de manera directa, es decir una computadora con otra computadora, esto a través de las señales de radio. Lo que identifica a esta topología es que se comunican sin utilizar un punto de acceso. Las redes Ad-hoc son comunicaciones ‘punto a punto’.
Infraestructura
Infraestructura (BSS). Contrario al modo Ad-hoc donde no hay un elemento central, en el modo infraestructura hay un elemento de de "coordinación";un punto de acceso o estación base. Si el punto de acceso se conecta a una red Ethernet cableado los clientes inalámbricos pueden acceder a al red fija a través del punto de acceso . Para interconectar muchos puntos de acceso y clientes inalambricos , todos deben configurarse con el mismo SSID.

En redes IEEE 802.11 el modo de infraestructura es conocido como conjunto de servicios básicos(BSS "BAsi Service Set") o maestro y cliente.
Topología Mesh o de Malla
Las redes inalámbricas malladas, redes acopladas, o redes de malla inalámbricas de infraestructura, para definirlas de una forma sencilla, son aquellas redes en las que se mezclan las dos topologías de las redes inalámbricas, la topología Ad-hoc y la topología infraestructura. Básicamente son redes con topología de infraestructura pero que permiten unirse a la red a dispositivos que a pesar de estar fuera del rango de cobertura de los puntos de acceso están dentro del rango de cobertura de alguna tarjeta de red (TR) que directamente o indirectamente está dentro del rango de cobertura de un punto de acceso (PA).
Permiten que las tarjetas de red se comuniquen entre sí, independientemente del punto de acceso. Esto quiere decir que los dispositivos que actúan como tarjeta de red pueden no mandar directamente sus paquetes al punto de acceso sino que pueden pasárselos a otras tarjetas de red para que lleguen a su destino.
TOPOLOGIA DE WLAN
Tres tipos de topología wlan:
Ad-hoc
Infraestructura
Mesh
TIPOS DE DISPOSITIVOS
Dispositivos de Distribución o Red:
Dispositivos Terminales:
entre los que destacan los routers, puntos de acceso y Repetidores.
En general son las tarjetas receptoras para conectar a la computadora personal, ya sean internas (tarjetas PCI) o bien USB.
GRACIAS
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