Exposición Redes de Datos 1

Redes inalámbricas

Las redes inalámbricas se basan en un enlace que utiliza ondas electromagnética (radio e infrarrojo) en lugar de cableado estándar. Hay muchas tecnologías diferentes que se diferencian por la frecuencia de transmisión que utilizan, y el alcance y la velocidad de sus transmisiones.

Las redes inalámbricas permiten que los dispositivos remotos se conecten sin dificultad, ya se encuentren a unos metros de distancia como a varios kilómetros. Asimismo, la instalación de estas redes no requiere de ningún cambio significativo en la infraestructura existente como pasa con las redes cableadas. Tampoco hay necesidad de agujerear las paredes para pasar cables ni de instalar portacables o conectores. Esto ha hecho que el uso de esta tecnología se extienda con rapidez

Un ejemplo de esta tecnología será la: WLAN es un sistema de comunicaciones de datos que transmite y recibe datos utilizando ondas electromagnéticas, en lugar del par trenzado, coaxial o fibra óptica utilizado en las LAN convencionales, y que proporciona conectividad inalámbrica de igual a igual (peer to peer), dentro de un edificio, de una pequeña área residencial/urbana o de un campus universitario.

Características de las redes inalámbricas

Topologías Inalámbricas

Hay tres tipos (Ad-hoc, Infraestructura, Mesh).

Ad-hoc: Los dispositivos establecen enlaces punto a punto, y se comunican a través de esos enlaces con dispositivos que se encuentren en su rango.

Infraestructura: Se encarga de centralizar las comunicaciones: se denomina Punto de Acceso (AP o Access Point).

Los dispositivos cliente se conectan a los AP en lo que se denominan células, y pueden intercambiar información con dispositivos conectados a su mismo AP (siempre a través de éste). Por lo tanto, no tienen que encontrase en el rango de alcance para poder comunicarse.

Mesh: Se descentraliza la comunicación y los dispositivos que intervienen en la comunicación pueden compartir “recursos”. Si se cae un nodo, no afecta a toda la red.

Área de Cobertura

Tipo	Barreras (Techos, pisos, paredes)	Confiable (metros)	Probable (metros)
Áreas Abierta	Vista directa	120	200
Área Semi-abierta	Madera Material sintético	30	50
Área Cerrada	Ladrillo	15	25
Área Obstruida	Metal Concreto	-	10

Alcance Geográfico

 Wireless WAN (Wide Area Network)

Wireless LAN (Local Area Network)

 Wireless PAN (Personal Area Network)

Wireless MAN (Metropolitan Acces Network)

Las redes inalámbricas WLAN y WPAN, las primeras (wireless Local Area Network) están delimitadas por la distancia de propagación del medio y de la tecnología empleada, en interiores hasta 100 metros y en exteriores varios kilómetros. 

Las WLAN utilizan tecnologías tales como IEEE 802.11a, 802.11b, 802.15, HiperLAN2, HomeRF, etc. para conectividad a través de espectro disperso (2.4 GHz, 5 GHz). 

Las WPANs (Wireless Personal Area Network) están delimitadas en distancia aún más que las WLANs, desde los 30 metros hasta los 100 metros bajo condiciones óptimas en interiores. 

Las WPAN utilizan tecnologías tales como IEEE 802.15, Bluetooth, HomeRF, 802.11b para conectividad a través de espectro disperso o con infrarrojo.

Mientras que una WAN es una colección de LANs dispersadas geográficamente cientos de kilómetros una de otra. Un dispositivo de red llamado enrutador es capaz de conectar LANs a una WAN. 

Las WAN utilizan comúnmente tecnologías ATM (Asynchronous Transfer Mode), Frame Relay, X.25, E1/T1, GSM, TDMA, CDMA, xDSL, PPP, etc. para conectividad a tráves de medios de comunicación tales como fibra óptica, microondas, celular y vía satélite. 

Las WMAN ofrecen una gran ventaja sobre los canales que se pueden adquirir a través de un proveedor de servicios ya que este enlace es totalmente gratuito una vez que el cliente ha realizado la inversión y además ofrece velocidades muy superiores.

Protocolo

802.11 - Estándar para redes inalámbricas con línea visual.

802.11a - Estándar superior al 802.11b, pues permite velocidades teóricas máximas de hasta 54 Mbps, apoyándose en la banda de los 5GHz. A su vez, elimina el problema de las interferencias múltiples que existen en la banda de los 2,4 GHz (hornos microondas, teléfonos digitales DECT, BlueTooth).

802.15.- Bluetooth

802.11g - Utiliza la banda de 2,4 GHz, pero permite transmitir sobre ella a velocidades teóricas de 54 Mbps. Se consigue cambiando el modo de modulación de la señal, pasando de 'Complementary Code Keying' a 'Orthogonal Frequency Division Multiplexing'. Así, en vez de tener que adquirir tarjetas inalámbricas nuevas, bastaría con cambiar su firmware interno.

Introducción a la comunicación Infrarrojo

Las ondas infrarrojas se usan mucho para la comunicación de corto alcance. Por ejemplo, en los años 70, Hewlett-Packard desarrolló su calculadora HP-41 que utilizaba un transmisor infrarrojo para enviar la información a una impresora térmica portátil.

La tecnología fue evolucionando hasta llegar a todos los controles remotos de los televisores, grabadores de vídeo y estéreos. Estos controles son direccionales, baratos y fáciles de construir, pero no tiene la capacidad de atravesar objetos sólidos.

El hecho de que las ondas infrarrojas no atraviesen los sólidos es una gran ventaja. Esto indica que un sistema infrarrojo en un lugar cerrado no interferirá un sistema similar en lugares adyacentes. Además la seguridad de estos sistemas  contra espionaje es mejor que la de los sistemas de radio.

Esta propiedad ha hecho del infrarrojo un candidato interesante para las LAN inalámbricas  en interiores.

Introducción a la Radio Frecuencia

Se le conoce como Radio Frecuencia a la tecnología que usa ondas aéreas electromagnéticas para comunicar información desde un punto a otro; son portadoras de radio porque desempeñan la función de entregar energía al receptor. Los datos que se transmiten son sobrepuestos sobre la señal de radio para que pueda extraer de manera precisa por el receptor.

Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden viajar distancias largas y penetrar edificios sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la comunicación, tanto de interiores como de exteriores. Las ondas de radio también son omnidireccionales, ósea viajan en todas las direcciones desde la fuente, por lo cual el transmisor y el receptor no tienen que alinearse físicamente.

Las propiedades de las ondas de radio dependen de la frecuencia. A bajas frecuencias, las ondas de radio cruzan bien los obstáculos, pero la potencia se reduce drásticamente con la distancia a la fuente. A frecuencias altas, las ondas de radio tienden a viajar en línea recta y a rebotar en los obstáculos. También son absorbidas por la lluvia. Todas las ondas de radio están sujetas a interferencia por los motores y equipos eléctricos.

Características de los sistemas Infrarrojos

1.    Al utilizar luz, los sistemas  Infrarrojos de comunicaciones cuentan con un  canal cuyo potencial de ancho de banda es muy grande  y no están  regulados en ninguna parte del planeta.

2.    Como la luz infrarroja no puede atravesar paredes, es posible operar al menos 6 enlaces  en cada cuarto  de un edificio sin interferencia con los demás, permitiendo  así  una alta densidad de  reúso  del sistema, obteniéndose  una gran capacidad por unidad de área.

3.    Aunque los sistemas infrarrojos son inmunes al ruido e interferencias de tipo radioeléctrico,  estos sufren  de degradaciones causadas por el ruido infrarrojo proveniente principalmente del sol y de fuentes de luz  fluorescente e incandescente. El ruido infrarrojo, junto  con las pérdidas de propagación limita el alcance de los sistemas infrarrojos, debido a que la  relación señal a ruido (S/N) en el receptor disminuye a  medida que nos alejamos del transmisor, o a medida que aumentamos el ángulo de visión en el  detector.

Características de la Radio Frecuencia

1. Movilidad de los equipos
2. Evita obras para tirar cableado por muros
3. Tiene un mayor tiempo de vida
4. Fácil mantenimiento y detección de fallas.

Redes infrarrojas

Las redes de luz infrarroja están limitadas por el espacio, y en la mayoría de las situaciones en la que se usan son para implementar redes en un solo cuarto o como mucho en un piso, pero algunas compañías tienen sus oficinas en varios edificios realizan la comunicación colocando los receptores/emisores en las ventanas de los edificios.

“Las emisiones por radio frecuencia tienen una desventaja que se esta tratando de solucionar los países tratando de ponerse de acuerdo en cuanto a las bandas que cada uno puede utilizar, al momento de realizar este trabajo ya se han reunido varios países para tratar de organizarse en cuanto a que frecuencias pueden utilizar cada uno.”

La transmisión Infrarroja no tiene este inconveniente por lo tanto es actualmente una alternativa para las Redes Inalámbricas.

Para la comunicación se usa un “transreceptor” (dispositivo capaz de emitir y detectar luz infrarroja) para enviar datos codificados de acuerdo a un protocolo, y otro transreceptor para recibir estos datos.

Modos de comunicación infrarrojo

Hay tres métodos punto a punto, cuasi difuso y difuso

Punto a punto: El emisor y el receptor deben estar lo más cercanos posibles y en una alineación correcta. Se requiere una línea de vista entre las estaciones que se desee comunicar. Esto puede ser útil para determinar físicamente el anillo en una red token ring.

Cuasi difuso: Las estaciones se comunican por intermedio de superficies reflejantes, solo es necesaria la línea de vista con estas superficies, que pueden ser pasivas o activas, las pasivas solo reflejan las emisiones de los transreceptores, las activas las amplifican a través de un dispositivo satélite.

Difuso: La señal óptica de salida debe poder llenar completamente toda la habitación, por lo que la línea de vista no es necesaria y las estaciones pueden estar orientadas hacia cualquier lado.

Radio Frecuencia

Se le conoce así a la tecnología que usa ondas aéreas electromagnéticas para comunicar información desde un punto a otro; son portadoras de radio porque desempeñan la función de entregar energía al receptor. Los datos que se transmiten son sobrepuestos sobre la señal de radio para que pueda extraer de manera precisa por el receptor.

Uno de los objetivos principales de la radio frecuencia es expandir la red de un equipo, pueden tener un enlace entre edificios y crear una nueva red entre otras cosas.

Por el otro lado para las Redes Inalámbricas de Radiofrecuencia , la FCC (Federal Communications Commission (Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos de América )permitió la operación sin licencia de dispositivos que utilizan 1 Watt de energía o menos, en tres bandas de frecuencia : 902 a 928 MHz, 2,400 a 2,483.5 MHz y 5,725 a 5,850 Mhz.

Esta  bandas de frecuencia, llamadas bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical industrial, científica y médica), estaban anteriormente limitadas a instrumentos científicos, médicos e industriales. Esta banda, a diferencia de la ARDIS y MOBITEX, está abierta para cualquiera.

La idea es tomar una señal de banda convencional y distribuir su energía en un dominio más amplio de frecuencia. Así, la densidad promedio de energía es menor en el espectro equivalente de la señal original hay dos maneras de hacerlo:

• La secuencia directa: La información se mezcla con un patrón pseudo aleatorio de bits, con una frecuencia mucho mayor que la de la información a transmitir.

Aquel receptor que tenga el mismo código de extensión, será capaz de regenerar la información original.

Puede enviar mayor número de paquetes en un mismo tiempo.

• El salto de frecuencia: La información se transmite brincando de manera aleatoria en intervalos de tiempo fijos, llamados “chips”, de un canal de frecuencia a otro en la banda total.

Aquel receptor sincronizado con el transmisor y tenga exactamente el mismo código de salto podrá brincar a las frecuencias correspondientes y extraer la información.

Mayor alcance, menor velocidad, es popular entre militares ya que es difícil de detectar y básicamente imposible de interferir.

Modo de acceso al medio

Las estaciones inalámbricas no pueden detectar colisiones: CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access) Carrier Sensing: Escucha el medio para determinar si está libre. Collision Avoidance: Minimiza el riesgo de colisión por medio de un retardo aleatorio usado antes de sensar el medio y transmitir la información.

Todas las estaciones escuchan el tráfico del segmento (medio compartido).

Modo AD-HOC

Los clientes se comunican directamente entre ellos generando una red de clientes únicamente.

Este modo fue diseñado de tal manera que solamente los clientes dentro de un rango de transmisión definido pueden comunicarse entre ellos. Si el cliente en una red ad-hoc desease comunicarse fuera de ese perímetro definido (también llamado celda), un miembro de esa celda debe actuar como si fuera un gateway y encaminar el tráfico fuera del perímetro hacia la otra celda.

Modo infra estructura

En el modo infrastructure, cada cliente envía toda sus comunicaciones a una estación central o punto de acceso (Access Point – AP). Este AP actúa como un bridge ethernet y reenvía las comunicaciones a la red apropiada, ya sea una red cableada u otra red inalámbrica.

Seguridad

Las redes inalámbricas son particularmente vulnerables, debido a la naturaleza de la tecnología de las señales de radio, las redes inalámbricas no pueden ser físicamente seguras, como las alambricas debido a que pueden ser atacados desde otra oficina, estacionamiento del propio edificio o desde la calle.