Introducción a las redes WiFi. Materiales de entrenamiento para instructores de redes inalámbricas

Introducción a las redes WiFi

Materiales de entrenamiento para instructores de redes inalámbricas

Esta clase de 60 minutos cubre los protocolo, canales, modos de los radios y las diferentes topologías utilizados enWiFi. Version 1.0 by Ermanno @2010-06-17 Version 2.3 by Rob @2010-06-18

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Meta

El ojetivo de esta clase es describir: ‣ La familia de protocolos 802.11 ‣ Los canales de los radios 802.11 ‣ La topología de las redes inalámbricas ‣ Los modos de operación en WiFi ‣ Estrategias para el enrutamiento del tráfico de red ‣ Preguntas frecuentes

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La principal tecnología inalámbrica que describiremos es WiFi. En la actualidad es la que ofrece la mayor cantidad de beneficios al costo más bajo entre todas las tecnologías inalámbricas. Es económica, interoperable con equipos de diferentes fabricantes y puede ser extendida para ofrecer funcionalidades mucho más allá de las previstas originalmente por los fabricantes.

Esto se debe a que WiFi utiliza estándares abiertos: enrutadores, tablet PCs, laptops y teléfonos WiFi pueden interoperar porque todos adhieren al estándar 802.11

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Bandas ISM / UNII

‣ Las bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical) permiten el uso de las porciones 2.4-2.5 GHz, 5.8 GHz, y muchas otras frecuencias (no utilizadas enWiFi). ‣ Las bandas UNII (Unlicensed National Information Infrastructure ) permiten el uso sin licencia de otras porciones del espectro de 5 GHz.

La mayoría de los dispositivos inalámbricos comerciales (teléfonos móviles, televisión, radio, etc.) usan frecuencias de radio adjudicadas mediante una licencia. Las grandes organizaciones pagan elevados cánones por el derecho de utilizar esas frecuencias. WiFi utiliza porciones del espectro que no requieren licencia.

Nota: Las bandas “UNII” está definida y regulada únicamente en EEUU, otros países utilizan una nomenclatura distinta y otras reglas para el uso de estas frecuencias. ISM es una recomendación de la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) de aplicación internacional. Tenga en cuenta que la adjudicación de frecuencias de la UIT es específica para cada región. Además, los entes administradores del espectro en cada país pueden imponer restricciones adicionales en las frecuencias permitidas, potencias máximas de transmisión de los radios y ganancia de antena. En Europa ETSI (European Telecommunications Standards Institute) ha adjudicado la banda 5470-5725 MHz para uso exento de licencia mientras que en EEUU la FCC (Federal Commission of Communications) asignó el intervalo 5725-5875 MHz para comunicaciones a larga distancia (máxima potencia de transmisión permitida) y el intervalo 5250-5350 MHz para distancias medias. La banda 5150-5250 MHz es sólo para comunicaciones dentro de una edificación (bajo potencia). Se sugiere discutir las regulaciones locales del país en dónde se está realizando el taller.

Protocolos de Redes Inalámbricas

• 802.11a permite hasta 54 Mbps en las bandas no licenciada a 5 GHz. • 802.11b permite hasta 11 Mbps en la banda no licenciada a 2.4 GHz.

• 802.11g permite hasta 54 Mbps en la banda no licenciada a 2.4 GHz.

• 802.11n permite hasta 600 Mbps en las bandas no licenciadas a 2.4 GHz y 5 GHz.

La familia de protocolos 802.11 son la base de WiFi.

• 802.16 (WiMAX) no es WiFi! Es una tecnología completamente diferente que usa tanto frecuencias licenciadas como frecuencias exentas.

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Las tecnologías específicas utilizadas por los equipos WiFi incluyen 802.11a, b, g, y n. 802.11n fue ratificado por IEEE en septiembre 2009, es un estándar muy reciente.

802.11g es compatible con 802.11b, y 802.11n es compatible con 802.11a cuando opera a 5 GHz, y con b/g en la banda de 2.4 GHz. 802.11n puede utilizar dos canales adyacentes de 20 MHz, para un total de 40MHz lo que no está contemplado en los estándares anteriores, y de esta manera puede alcanzar rendimientos reales superiores a 100 Mbps. El estándar permite inclusive mejorar esta cifra usando múltiples flujos de datos y ya existen equipos que utilizan esta modalidad.

802.11a,b, y g son ahora parte del estándar IEEE 802.11-2007 que comprende todas las enmiendas ratificadas hasta ese año, incluyendo 802.11e que permite QoS (calidad de Servicio).

Obsérvese que WiMAX es una tecnología completamente diferente de WiFi, está basada en estándares diferentes y puede operar tanto en bandas licenciadas como exentas de licencia.

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Tasas de Transmisión

Note que las “tasas de transmisión” mencionadas en las especificaciones de equipos WiFi se refieren a la tasa de transmisión total de los símbolos, no al verdadero caudal o rendimiento de la transmisión a nivel de TCP/IP. La diferencia es lo que se conoce como protocol overhead (tara debida al protocolo) y es utilizada por el protocolo WiFi para manejar colisiones, retransmisiones y en general la gestión del enlace. Una regla general es que el caudal máximo a nivel TCP/IP es la mitad de la tasa de símbolos.

Por ejemplo, un enlace 802.11 a 54 Mbps tiene un rendimiento máximo práctico de unos 25 Mbps. Un enlace 802.11b tiene un rendimiento máximo de transmisión de 5 Mbps.

WiFI usa el mismo canales para ambas direcciones de tráfico, así que cuando un radio transmite no puede recibir. Esto limita el rendimiento. Varios fabricantes anuncian tasas de transmisión “Turbo” de 108 Mbps. Esto lo logran utilizando canales de 44 MHz en lugar de los estándares de 22 MHz. En la mayoría de los casos esto no es práctico.

Hemos traducido “throughput” como caudal o rendimiento de la transmisión y “data rate” como tasa de transmisión.

Capa MAC: CSMA vs. TDMA

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WiFi basado en 802.11 utiliza CSMA-Carrier Sense Multiple Access- (Acceso Múltiple por Detección de Portadora) para evitar las colisiones de transmisión. Antes de que un nodo pueda transmitir debe escuchar en el canal por las posibles transmisiones de otros radios. El nodo sólo puede transmitir cuando el canal está desocupado.

Otras tecnologías (tales como WiMAX, Nstreme, y AirMAX), usan en cambio TDMA-Time Division Multiple Access- (Acceso Múltiple por División

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