Redes sin cables

Redes informáticas de comunicación. Computación. Redes inalámbricas. WLAN (Wireless Local Area Network). Topología. Estándares

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  • Idioma: castellano
  • País: Argentina Argentina
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Introducción

Objetivo

El fin de este trabajo es la recopilación de información sobre las novedosas redes sin cables o “wireless”. Dichas redes inalámbricas aportan una serie de ventajas sobre las redes convencionales ya que no están limitadas por el uso del cable, lo cual les otorga una mayor movilidad y libertad de ubicación. Esto las hace unas serias competidoras de las redes convencionales en lugares donde sea necesaria una gran movilidad de los terminales, como pueden ser las fábricas, las naves de almacenaje de paquetería, los congresos o las oficinas temporales, en las cuales el montaje de redes cableadas además de requerir el montaje de una infraestructura fija, restringe la movilidad de los terminales, que es una condición imprescindible.

Otros posibles casos de aplicación aunque menos frecuentes pueden ser: la comunicación privada entre dos puntos independizandose de los servicios comerciales de las operadoras de telecomunicaciones y la comunicación en lugares remotos o escarpados donde no exista cableado previo, como valles o zonas montañosas.

La principal diferencia de las redes inalámbricas es, como su propio nombre indica, que no emplea cables, es decir, un medio guiado. En su lugar, el medio de transmisión es el aire, al cual se emiten tanto las ondas de radio como la luz infrarroja. De modo que también será importante conocer cual es el uso del espacio

radioeléctrico y como está de saturado.

Historia

Los pioneros en el uso de redes inalámbricas han sido los radioaficionados mediante sus emisoras, que ofrecen una velocidad de 9600 bps. Pero si hablamos propiamente de redes inalámbricas debemos remontarnos al año 1997, en el que el organismo regulador IEEE publicaba el estándar 802.11 (802 hace referencia al grupo de documentos que describen las características de las LAN o Ethernet) dedicado a redes LAN inalámbricas. Dentro de este mismo campo y anteriormente, en el año 1995, tenemos la aparición del Bluetooth, una tecnología de Ericsson dedicada a conectar mediante ondas de radio los teléfonos móviles con diversos accesorios. Al poco tiempo se generó un grupo de estudio formado por fabricantes que estaban interesados en esta tecnología para aplicarla a otros dispositivos, como PDAs, terminales móviles o incluso electrodomésticos.

Pero el verdadero desarrollo de este tipo de redes surgió a partir de que el FCC, el organismo americano encargado de regular las emisiones radioeléctricas, aprobó el uso civil de la tecnología de transmisiones de espectro disperso (SS o spread spectrum, en inglés), pese a que en un principio lo prohibió por el amplio uso del espectro. Dicha tecnología ya se usaba en ámbitos militares desde la Segunda Guerra Mundial debido a sus extraordinarias características en cuanto a la dificultad de su detección y su tolerancia a interferencias externas.

A pesar, de que como hemos visto, esta tecnología ya tiene una antigüedad de 5 años, no ha sido hasta ahora cuando este tipo de redes se ha desarrollado eficazmente debido a la bajada de precios de los dispositivos que la integran. En la actualidad cada vez se encuentran más equipos que pueden competir en precios con los modelos para redes cableadas.

Generalidades

802.11:comité del organismo IEEE que se encarga de establecer el estándar para redes inalámbricas. Existen varias versiones del estándar de las cuales destacamos dos: la tradicional 802.11b,que utiliza la banda de los 2,4 GHz y ofrece un máximo teórico de 11 Mbits por segundo, y una reciente 802.11a que permite llegar hasta los 54 Mbits por segundo usando una banda de 5 GHz de frecuencia y aplicando

Un método de multiplexacion de la señal distinto al empleado en la versión previa.

Bluetooth: Especificación de la industria que describe la forma en la que teléfonos móviles, ordenadores, PDA... pueden conectarse entre sí o con cualquier otro tipo de aparato utilizando emisiones inalámbricas. Los emisores y receptores integran un cHip con dicha función que les permite comunicarse en la banda de recuencias situada entre 2,402 y 2,480 GHz; y cada uno de los dispositivos posee una dirección única de 48 bits que lo .identifica de manera inequívoca siguiendo el estándar IEEE 802. Las conexiones pueden ser punto a punto o multipunto y el alcance máximo es de unos 10 metros. Las transmisiones de datos podrán alcanzar tasas de hasta 721 Kbps (en la segunda generación de dicha tecnología).

Infrarrojo: En este tipo espectral de transmisión de radio, un rayo de luz en el espectro de la luz infrarroja (medida en terahertzios) es modulado para transmitir información de un transmisor a un receptor a lo largo de una distancia relativamente corta. Dicha distancia debe, además, cum- plir el requisito de separar dos extremos en una línea directa de visión.

LAN: De Local Area Network, Red de Area Local. Es una red de comunicación de datos que está situada habitualmente en un mismo edificio (no tiene grandes dimensiones) y que posibilita que las máquinas conectadas transmitan información de unas a otras mediante alguno de los protocolos existentes.

RF: Abreviatura de RadioFrecuencia. Este término se refiere a una corriente alterna (AC) con la característica especial de que, si ésta sirve de entrada a una ante- na, se genera un campo electromagnético (EM) adecuado para las comunicaciones inalámbricas. Estas frecuencias cubren una porción significativa del espectro de radiaciones electromagnéticas, extendiéndose desde los 9 KHz a miles de gigahertzios.

Wi-Fi: Tecnología de comunicación inalámbrica, también conocida con el nombre del estándar IEEE BO2.11b, que logra alcanzar un máximo teórico de 11 Mbits por segundo. Se utiliza en las redes de área local inalámbricas o WLAN.

WlAN: viene de Wireless Local Area Network. Subdivisión de las redes de área

local que se caracteriza por que sus usuarios pueden conectarse de forma inalámbrica a la red física. Más reducidas aún son las WPAN ( Wireless Personal Area Networks), caracterizadas por utilizar la tecnología Bluetooth.

PCM: De Pulse Code Modulation, esquema digital para la transmisión de datos analógicos. Las seña- les PCM son binarias, es decir, sólo hay dos posibles estados: alto (1) y bajo (O). Usando este esquema es posible digitalizar cualquier clase de señal analógica, incluyendo vídeo, voz o música.

TDM: De 7/me Division Multiplexing o Multiplexación por División en el Tiempo. Gracias a esta técnica es factible la transmisión de múltiples señales en un solo canal mediante el entrelazado en el tiempo de las mismas.

TDMA: De Time Division Multiple Access. Esta metodología es utilizada en las comunicaciones inalámbricas, como por ejemplo en los teléfonos celulares, ESMR, o PCS. TDMA asigna ranuras de tiempo específicas a los flujos de datos.

Ancho de banda: Rango de frecuencias que puede emplear un medio de transmisión sin distorsión (normalmente referido a un solo canal). Lo determina la industria y se mide en hertzios (Hz).

Bps: De bits per second o bits por segundo. Indicador de la velocidad de transmisión a través de un medio o sistema digital

Canal: Camino virtual que se establece en una comunicación entre emisor y receptor. A menudo se relaciona con conjuntos de pares emisor-receptor. Los canales se miden en relación a la parte del espectro que ocupan (en el ancho de banda), en hertzios.

Encriptación: Transformación dé los datos con el propósito de conseguir la privacidad en la transmisión de los mismos de forma que sean ilegibles a menos que se descifren con la clave adecuada.

Frecuencia: En una corriente que varía u oscila, la frecuencia es el número completo de ciclos por segundo en la que se alterna la dirección de la corriente.

Modulación: Técnica mediante la cual se añade información a una señal eléctrica u óptica. Se puede aplicar a corrientes continuas y alternas. En la mayoría de las transmisiones de hoy en día, la portadora se basa en una corriente alterna que trabaja en un rango de frecuencias determinado. Entre los esquemas más utilizados de modulación se encuentran lo siguientes. En AM (Amplitude Modulation) el voltaje aplicado a la señal varía en el tiempo; en FM (Frequency Modulation) la frecuencia de la señal de la portadora se cambia en pequeños pero determinantes incrementos y decrementos; y en PM, (Phase Modulation) el flujo natural de la corriente alterna se retrasa temporalmente, variando la fase de dicha señal.

Microondas: Este término engloba a aquellas emisiones electromagnéticas que tienen una frecuencia mayor que un GHz, lo que corresponde a longitudes de onda menores de 30 centímetros. Este tipo de transmisión no se ve prácticamente afecta- da por obstáculos y engloba una banda de varios miles de megahertzios, lo que se traduce en una mayor velocidad de transmisión.

Ondas electromagnéticas: La corriente alterna produce un campo electromagnético, cuya longitud de onda se refiere a la frecuencia del mismo medida en hertzios. Las ondas electromagnéticas son simplemente la forma en la que se transmiten dichas emisiones.

Punto de acceso: Nodo que favorece que los dispositivos inalámbricos se conecten a la WLAN y hace de intermediario en las comunicaciones.

Protocolo: Estándar que describe las funciones de control, configuración y metodología utilizada en, por ejemplo, los sistemas de comunicaciones. Un protocolo asegura la compatibilidad.

Estación base: Equipo que puede incluirse en el grupo de transmisores, receptores, antenas, emisores de señales y similares localizados en cada enclave principal o célula.

GPRS: De General Packet Radio Service. Es un servicio basado en la conmutación de paquetes que permite tasas de transferencia de 56 a 114 Kbps y una conexión continua a Internet desde un teléfono móvil o un ordenador. Al igual que UMTS, se basa en el estándar GSM y sirve de complemento a servicios ya existentes en las tecnologías de conmutación de circuitos, como los mensajes SMS.

ITU: De International Telecommunications Union. Agencia especial de las Naciones Unidas responsable de establecer estándares globales.

Roaming: Servicio ofrecido por los operadores de redes de telefonía móvil que permite a un cliente usar su terminal en el área de servicio de otro operador. Es necesario que los diferentes operadores hayan llegado previamente a un acuerdo en este sentido para hacer compatibles tecnológicamente los diversos sistemas utilizados en los mercados individuales.

UMTS: De Universal Mobile Telecommunications System: Sistema de telecomunicaciones que usarán los teléfonos móviles de tercera generación (3G)y que posibilitará la transmisión en estos dispositivos de texto, voz digitalizada, vídeo y contenidos multimedia a tasas de transferencia que alcanzarán los 2 Mbps. Mientras que los sistemas de comunicaciones celulares usaban hasta el momento la conmutación de circuitos, ésta técnica emplea la conmutación de paquetes basada en el protocolo IP, que proporciona mayor cantidad y calidad de servicios.

WAP: De Wireless Application Protocol. Especificación sobre un conjunto de protocolos que estandarizan la forma en la que los dispositivos inalámbricos, tales como teléfonos móviles y transmisores de radio, pueden ser utilizados para, por ejemplo, acceder a Internet.

¿Qué es una WLAN?

Introducción

Comenzaremos definiendo que es una WLAN. Exactamente WLAN son las siglas en inglés de Wirless Local Area Network. Es un sistema de comunicación de datos flexible muy utilizado como alternativa a la LAN cableada o como una extensión de ésta. Utiliza tecnología de radio frecuencia que permite mayor movilidad a los usuarios al minimizarse las conexiones cableadas. Las WLAN van adquiriendo importancia en muchos campos, algunos de ellos son: almacenes, manufacturación, etc, de modo que se transmite la información en tiempo real a una terminal central.

Cada día se aplican más este tipo de redes es un amplio número de negocios y se augura una gran extensión de las mismas debido a su facilidad de instalación y prestaciones.

Que ofrece una WLAN

En la empresa existe una alta dependencia de la redes de comunicación debido a la gran cantidad de información que deben manejar y que necesita de actualización en tiempo real. Por ello la posibilidad de compartir información sin que sea necesario buscar una conexión física permite mayor movilidad y comodidad. Así mismo la red puede ser más extensa sin tener que mover o instalar cables, lo cual permite una conexión más rápida y sencilla. Respecto a la red tradicional la red sin cable ofrece las siguientes ventajas:

Movilidad: Información en tiempo real en cualquier lugar de la organización o empresa para todo usuario de la red. El que se obtenga en tiempo real supone mayor productividad y posibilidades de servicio.

Facilidad de instalación: Evita obras para tirar cable por muros y techos, mejorando el aspecto físico y aumentando la habitabilidad, reduce a su vez el tiempo de instalación y permitiendo el acceso instantáneo a usuarios temporales de la red.

Flexibilidad: Permite llegar donde el cable no puede, superando cualquier tipo de obstáculo, incluso paredes, y es útil en zonas donde no es posible el cableado o es muy costoso tales como: parques naturales, reservas o zonas escarpadas.

Reducción de costes: Cuando se dan cambios frecuentes o el entorno es muy cambiante el coste inicialmente más alto de la red sin cable es mucho más bajo, además de tener mayor tiempo de vida y menor gasto de instalación.

Escalabilidad: El cambio de topología de red es sencillo y trata igual redes pequeñas y grandes permitiendo fácilmente la ampliación de las mismas.

Tecnologías

Según el uso que se le vaya a dar a la red se pueden aplicar distintas tecnologías:

Banda estrecha

Se transmite y recibe la información en una banda de frecuencia lo más estrecha posible. Los usuarios tienen distintas frecuencias de comunicación entre ellos de modo que se evitan las interferencias entre los mismos. Así mismo en el receptor de radio un filtro se encarga de dejar pasar únicamente la señal esperada en la frecuencia asignada de modo que no se producen interferencias.

Banda ancha

Es la que se usa principalmente en los sistemas sin cable. Fue desarrollado por los militares para una comunicación segura, fiable y en misiones críticas. Se consume más ancho de banda pero la señal es más fácil de detectar. El receptor debe conocer los parámetros de la señal que se ha difundido. En caso de no estar en la frecuencia correcta el receptor, la señal aparece como ruido de fondo. Hay dos tipos de tecnología en banda ancha:

  • Frecuencia esperada (FHSS: Frecuency-Hopping Spread Spectrum): utiliza una portadora de banda estrecha que cambia la frecuencia a un patrón conocido por transmisor y receptor. Convenientemente sincronizado es como tener un único canal lógico. Para un receptor no sincronizado FHSS es como un ruido de impulsos de corta duración.

  • Secuencia directa (DSSS: Direct-Sequence Spread Spectrum): se genera un bit redundante por cada bit transmitido. Estos bits redundantes son llamados "chipping code". Cuanto mayor sea esta secuencia mayor es la probabilidad de reconstruir los datos originales (también se requiere mayor ancho de banda). Incluso si uno o más bits son perturbados en la transmisión las técnicas implementadas en radio pueden reconstruir los datos originales sin necesidad de retransmitir. Para un receptor cualquiera DSSS es un ruido de baja potencia y es ignorado.

  • Infrarrojos

    No es una técnica muy usada. Se usan frecuencias muy altas para el transporte de datos. Como la luz, los infrarrojos no pueden traspasar objetos opacos. Por lo que o bien se utiliza una comunicación con línea de visión directa o bien es una difusión.

    Los sistemas directos baratos se utilizan en redes personales de área reducida y ocasionalmente en LANs específicas. No es práctico para redes de usuarios móviles por lo que únicamente se implementa en subredes fijas. Los sistemas de difusión IR no requieren línea de visión pero las células están limitadas a habitaciones individuales.

    Como trabajan

    Se utilizan tanto ondas de radio como infrarrojos para llevar la información de un punto a otro sin necesidad de un medio físico guiado. Al hablar de ondas de radio nos referimos normalmente a portadoras de radio, sobre las que va la información, ya que realizan la función de llevar la energía a un receptor remoto. Los datos a transmitir se superponer a la portadora de radio y de este modo pueden ser extraídos exactamente en el receptor final. A este proceso se le llama modulación de la portadora por la información que está siendo transmitida. Si las ondas son transmitidas a distintas frecuencias de radio, varias portadoras pueden existir en igual tiempo y espacio sin interferir entre ellas. Para extraer los datos el receptor se sitúa en una determinada frecuencia, frecuencia portadora, ignorando el resto. En una configuración típica de LAN sin cable los puntos de acceso (transceiver) conectan la red cableada de un lugar fijo mediante cableado normalizado. El punto de acceso recibe la información, la almacena y la transmite entre la WLAN y la LAN cableada. Un único punto de acceso puede soportar un pequeño grupo de usuarios y puede funcionar en un rango de al menos treinta metros y hasta varios cientos. El punto de acceso (o la antena conectada al punto de acceso) es normalmente colocado en alto pero podría colocarse en cualquier lugar en que se obtenga la cobertura de radio deseada. El usuario final accede a la red WLAN a través de adaptadores. Estos proporcionan una interfaz entre el sistema de operación de red del cliente (NOS: Network Operating System) y las ondas, mediante una antena.

    La naturaleza de la conexión sin cable es transparente a la capa del cliente.

    Configuraciones para radio frecuencia

    Pueden ser de muy diversos tipos y tan simples o complejas como sea necesario. La más básica se da entre dos ordenadores equipados con tarjetas adaptadoras para WLAN, de modo que pueden poner en funcionamiento una red independiente siempre que estén dentro del área que cubre cada uno. Esto es llamado red de igual a igual(peer to peer). Cada cliente tendría únicamente acceso a los recursos del otro cliente pero no a un servidor central. Este tipo de redes no requiere administración o preconfiguración.

    Redes sin cables
    Red punto a punto

    Instalando un Punto de Acceso se puede doblar la distancia a la cuál los dispositivos pueden comunicarse, ya que estos actúan como repetidores. Desde que el punto de acceso se conecta a la red cableada cualquier cliente tiene acceso a los recursos del servidor y además gestionan el tráfico de la red entre los terminales más próximos. Cada punto de acceso puede servir a varias máquinas, según el tipo y el número de transmisiones que tienen lugar. Existen muchas aplicaciones en el mundo real con un rango de 15 a 50 dispositivos cliente con un solo punto de acceso.

    Cliente y punto de acceso

    Los puntos de acceso tienen un alcance finito, del orden de 150 m en lugares cerrados y 300 m en zonas abiertas. En zonas grandes como por ejemplo un campus universitario o un edificio es probablemente necesario más de un punto de acceso. La meta es cubrir el área con células que solapen sus áreas de modo que los clientes puedan moverse sin cortes entre un grupo de puntos de acceso. Esto es llamado "roaming".

    Roaming mediante múltiples puntos de acceso

    Para resolver problemas particulares de topologías, el diseñador de la red puede elegir usar un Punto de Extensión (EPs) para aumentar el número de puntos de acceso a la red, de modo que funcionan como tales pero no están enganchados a la red cableada como los puntos de acceso. Los puntos de extensión funcionan como su nombre indica: extienden el alcance de la red retransmitiendo las señales de un cliente a un punto de acceso o a otro punto de extensión. Los puntos de extensión pueden encadenarse para pasar mensajes entre un punto de acceso y clientes lejanos de modo que se construye un "puente" entre ambos.

    Red con punto de extensión

    Uno de los últimos componentes a considerar en el equipo de una WLAN es la antena direccional. Por ejemplo: si se quiere una Lan sin cable a otro edificio a 1Km de distancia. Una solución puede ser instalar una antena en cada edificio con línea de visión directa. La antena del primer edificio está conectada a la red cableada mediante un punto de acceso. Igualmente en el segundo edificio se conecta un punto de acceso, lo cuál permite una conexión sin cable en esta aplicación.

    Figura 5. Utilización de antenas

    Red con punto de extensión

    Configuraciones para infrarrojos

    Las redes de luz infrarroja están limitadas por el espacio y casi generalmente la utilizan redes en las que las estaciones se encuentran en un solo cuarto o piso, algunas compañías que tienen sus oficinas en varios edificios realizan la comunicación colocando los receptores/emisores en las ventanas de los edificios.

    Para la comunicación de redes, se utiliza un "transreceptor" que envía un haz de luz infrarroja, hacia otro que la recibe. La transmisión de luz se codifica y decodifica en el envío y recepción bajo un protocolo de red existente.

    Tipos de comunicaciones infrarrojas

    Las estaciones con tecnología infrarroja pueden usar tres modos diferentes de radiación para intercambiar la energía óptica entre transmisores-receptores:

    En el modo punto-a-punto los elementos de radiación del emisor y del receptor deben de estar lo más alineados posible, para que su rendimiento sea mayor. Como resultado, el modo punto-a-punto requiere una línea-de-vista entre las dos estaciones a comunicarse. Este modo es usado para la implementación de redes Inalámbricas Infrarrojas Token-Ring. El "Ring" físico es construido por el enlace inalámbrico individual punto-a-punto conectado a cada estación. La transmisión punto-a-punto es la que menor poder óptico consume, pero no debe de haber obstáculos entre las dos estaciones.

    Conexión punto a punto

    A diferencia del modo punto-a-punto, el modo cuasi-difuso y difuso son de emisión radial, o sea que cuando una estación emite una señal, ésta puede ser recibida por todas las estaciones al mismo tiempo. En el modo cuasi-difuso las estaciones se comunican entre si, por medio de superficies reflejantes. No es necesaria la línea-de-vista entre dos estaciones, pero si deben de estarlo con la superficie de reflexión. Además es recomendable que las estaciones estén cerca de la superficie de reflexión, esta puede ser pasiva ó activa. En las células basadas en reflexión pasiva, el reflector debe de tener altas propiedades reflectivas y dispersivas, mientras que en las basadas en reflexión activa se requiere de un dispositivo de salida reflexivo, conocido como satélite, que amplifica la señal óptica. La reflexión pasiva requiere más energía, por parte de las estaciones, pero es más flexible de usar.

    Modo cuasi-difuso

    En el modo difuso, el poder de salida de la señal de una estación, debe ser suficiente para llenar completamente el total de la sala, mediante múltiples reflexiones, en paredes y obstáculos del cuarto. Por lo tanto la línea-de-vista no es necesaria y la estación se puede orientar hacia cualquier lado. El modo difuso es el más flexible, en términos de localización y posición de la estación, sin embargo esta flexibilidad esta a costa de excesivas emisiones ópticas y mayor gasto energético.

    Modo difuso

    Topología

    En el proceso de definición de una Red Inalámbrica Ethernet debe de olvidar la existencia del cable, debido a que los componentes y diseños son completamente nuevos. Respecto al CSMA/CD los procedimientos de la subcapa MAC usan valores ya definidos para garantizar la compatibilidad con la capa MAC. La máxima compatibilidad con las redes Ethernet cableadas es, que se mantiene la segmentación.

    Además la células de infrarrojos requieren de conexiones cableadas para la comunicación entre sí. La radiación infrarroja no puede penetrar en obstáculos opacos. Una WLAN coaxial-infrarrojos no observa la estructura de segmentación de la Ethernet cableada pero toma ventaja de estos segmentos para interconectar diferentes células infrarrojas.

    La convivencia de estaciones cableadas e inalámbricas en el mismo segmento es posible y células infrarrojas localizadas en diferentes segmentos pueden comunicarse por medio de un repetidor Ethernet tradicional. La LAN híbrida es representada en el dibujo inferior donde se incluyen células basadas en ambas reflexiones pasiva y de satélite.

    WLAN coaxial-infrarrojos

    En comparación con los componentes de una Ethernet cableada, se necesitan nuevos componentes son para soportar la red híbrida. Un componente para adaptar la estación al medio óptico, la Unidad Adaptadora al Medio Infrarrojo (IRMAU), descendiente del MAU coaxial, y otro componente para el puente del nivel físico, del coaxial al óptico, la Unidad Convertidora al Medio (MCU), descendiente del repetidor Ethernet. La operación de estos componentes es diferente para las células basadas en reflexión activa y las de reflexión pasiva.

    Seguridad

    Uno de los problemas de este tipo de redes es precisamente la seguridad ya que cualquier persona con una terminal inalámbrica podría comunicarse con un punto de acceso privado si no se disponen de las medidas de seguridad adecuadas. Dichas medidas van encaminadas en dos sentidos: por una parte está el cifrado o encriptación de los datos que se transmiten y en otro plano, pero igualmente importante, se considera la auntenticación entre los diversos usuarios de la red. En el caso del cifrado se están realizando diversas investigaciones ya que los sistemas considerados inicialmente se han conseguido desencriptar. Para la autenticación se ha tomado como base el protocolo de verificación EAP (Extesible Authentication Protocol), que es bastante flexible y permite el uso de diferentes algoritmos.

    Ventajas y desventajas

    La flexibilidad y movilidad hace de las redes sin cable que sean muy efectivas para extensiones y que sean una atractiva alternativa a las redes cableadas, puesto que proporcionan la misma funcionalidad sin las restricciones del cable en sí mismo. Las redes sin cable permiten topologías desde las más simples hasta complejas redes que ofrecen conexión y distribución de datos y permiten "roaming" (navegar). Además de ofrecer al usuario final movilidad en un entorno de red, habilitan redes portátiles permitiendo a las LAN movimientos con el conocimiento de los trabajadores que las utilizan.

    Pero sin embargo también presentan desventajas respecto a la redes convencionales. Por una parte permiten velocidades de conexión menores, hasta 11Mbps. Tampoco es fácil encontrar personal cualificado para el mantenimiento de este tipo de redes. Hay un cierto nivel de inseguridad en cuanto a los paquetes de información que viajan a través de la WLAN. Y por último destacar que existen incompatibilidades entre los dispositivos de red cuando estos son de fabricantes distintos.

    Las transmisiones de radio frecuencia tienen una desventaja: que los países están tratando de ponerse de acuerdo en cuanto a las bandas que cada uno puede utilizar cada uno. Por el contrario la transmisión Infrarroja no tiene este inconveniente, ya que es una tecnología que se ha estudiado desde los 70, de modo que es actualmente una alternativa comprobada para las redes inalámbricas.

    Usos actuales

    El uso más frecuente de las WLAN es como extensión de la redes cableadas de modo que se da una conexión a un usuario final móvil.

    En hospitales: nos permite obtener datos del paciente de forma instantánea, de modo que aumenta la calidad de la atención eliminando retardos y posible errores de trascripción en la información sobre el paciente.

    En pequeños grupos de trabajo que necesiten una puesta en marcha rápida de una red (por ejemplo, grupos de revisión del estado de cuentas).

    En entornos dinámicos: se minimiza la sobrecarga causada por extensiones de redes cableadas, movimientos de éstas u otros cambios instalando red sin cable.

    En centros de formación, universidades, corporaciones, etc., donde se usa red sin cable para tener fácil acceso a la información, intercambiar ésta independientemente de donde se encuentren.

    Los trabajadores de almacenes intercambian información con una base de datos central mediante red sin cable de modo que aumenta la productividad. También para funciones críticas que requieren rapidez.

    Estándares

    IEEE 802.11

    Esta norma hace referencia a las especificaciones realizadas por el IEEE para redes Ethernet(802) inalámbricas. En concreto en este documento se definieron tres modos de funcionamiento atendiendo a la capa física: FHSS, DSSS e infrarrojo.

    FHSS: viene del inglés Frequency Hoping Spread Spectrum o salto en frecuencia de ancho espectro y se basa en modular en diferentes frecuencias los datos que se envían. De este modo y siempre dentro de la banda de 2.4 GHz se manda parte de la información, se cambia a otra frecuencia y se sigue enviando la información. Este proceso se repite de forma indefinida mediante que por un segundo canal se transmite la secuencia de saltos. En total el ancho de banda para FHSS es de 83 MHz.

    DSSS: viene del inglés Direct Sequence Spread Spectrum. En este tipo no se producen saltos en frecuencia, en su lugar se envía continuamente una secuencia de datos predeterminada de 11 bits de modo que al mandar un 0 se mandan los bits tal cual y si se envía un 1 la secuencia se invierte, los ceros se convierten en unos y viceversa. Esto se realiza expandiendo el espectro de la forma de onda sobre el ancho de banda empleado, que es menor que para la FHSS.

    Si comparamos ambas opciones obtenemos que nuestra elección dependerá de lo que queramos conseguir y debemos tener siempre en cuenta que ambas tecnologías no son compatibles entre sí. Así, para un pequeño número de nodos la DSSS consigue velocidades de transmisión muy altas, pero se ve más afectada por interferencias (bluetooth) que la FHSS. Por el contrario esta última consigue enlazar sin problemas gran cantidad de nodos aunque a una velocidad significativamente menor. Otra diferencia entre ambas es que la DSSS, al enviar la misma energía en un espectro mucho más reducido, es capaz de alcanzar mayores distancias que la FHSS, pero por el contrario, según algunos estudios, se afirma que si hay un emisor cercano al receptor este interfiere la señal enmascarándola, con lo cual rompe la conexión.

    Entre tal cantidad de términos hay uno que destaca: Wi-Fi o Wireless Fidelity, este, es un término acuñado por la WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) alianza de fabricantes, entre ellos: 3Com, Cisco, Nokia, que se pusieron de acuerdo para llevar a cabo un estándar que acabase con las incompatibilidades debido a las diferentes soluciones que daba cada fabricante. Dicho estándar se basa en la norma 802.11b High-Rate DSSS pero no la cubre por completo. Esta alianza dispone de laboratorios en los cuales se asigna a los productos que cumplan dicho estándar la certificación Wi-Fi. A pesar de dichos esfuerzos es fácil encontrarse con dispositivos no Wi-Fi, que mejoran en rendimiento a los que cumplen dicha certificación.

    Redes sin cables

    Logo de Wi-Fi

    En cuanto a la velocidad de transferencia de datos tenemos que en una primera norma se partía de los 2Mbps que se han visto superados por la actual norma 802.11b en la que se llega a los. En futuras normas (802.11a) se prevé que se lleguen a los 54Mbps empleando la banda de 5GHz. La velocidad de conexión también depende de la distancia entre los terminales, de modo que a mayor distancia se obtienen velocidades menores: 11, 5.5, 2 o 1Mbps. En España según las pruebas de algunas comunidades “wireless” se ha llegado a una distancia máxima de 50Km.

    Bluetooth

    Es una especificación de la industria que describe la forma en la que teléfonos móviles, ordenadores, PDA... pueden conectarse entre sí o con cualquier otro tipo de aparato utilizando emisiones inalámbricas de corto alcance. Su desarrollo comenzó hace unos siete años de la mano de Ericsson para conectar por radio los móviles con diferentes accesorios. Los emisores y receptores integran un chip con dicha función que les permite comunicarse en la banda de frecuencias de 2.4 Ghz y más concretamente entre 2,402 y 2,480 GHz, que es una banda que se puede usar libremente. Debido a que esta banda, la banda ISM, está abierta a cualquiera, el sistema de radio Bluetooth está preparado para evitar las múltiples interferencias que se pueden producir. En los  sistemas de radio Bluetooth se suele utilizar el método de salto de frecuencia debido a que ésta tecnología puede ser integrada en equipos de baja potencia y bajo coste. Éste sistema divide la banda de frecuencia en varios canales de salto, donde, los emisores, durante la conexión van cambiando de uno a otro canal de salto de manera pseudo-aleatoria.

    Bluetooth está capacitado para realizar transmisiones tanto de voz como de datos a través de múltiples sistemas operativos y es también válido para la creación de redes inalámbricas, aunque se ha visto superado por otros estándares. Cada uno de los dispositivos que usan esta tecnología posee una dirección única de 48 bits que lo identifica de manera inequívoca siguiendo el estándar IEEE 802. Las conexiones pueden ser punto a punto o multipunto y el alcance máximo es de unos 10 metros pero se puede llegar a los 100 metros empleando amplificadores o repetidores de la señal. Las transmisiones de datos podrán alcanzar tasas de hasta 721 Kbps en upstream y 56Kbps en downstream (en la segunda generación de dicha tecnología). Para asegurar la protección de la información se ha definido un nivel básico de encriptación, que se ha incluido en el diseño del clip de radio para proveer de seguridad en equipos que carezcan de capacidad de procesamiento. Dos de los puntos importantes de esta tecnología es el bajo consumo de energía lo cual le otorga una gran movilidad y el bajo coste. Por el desarrollo visto hasta ahora se puede prever que el campo de aplicación del Bluetooth estará circunscrito a la comunicación de móviles, PDAs, portátiles y PCs con diversos accesorios y periféricos: manos libres, auriculares, micrófonos, ratón, impresora, teclado, etc.

    Auricular y micrófono Bluetooth

    HomeRF

    Las redes de este tipo están diseñadas principalmente para su uso en ambientes domésticos. La base de estas redes es el protocolo de acceso compartido (Shared Wireless Access Protocol, Protocolo de Acceso Inalámbrico Compartido), que define las carácterísticas para que la red inalámbrica sea capaz de soportar tanto tráfico de voz como de datos, siendo a su vez capaz de integrarse tanto con las redes de telefonía como con Internet. Esta tecnología es administrada por el grupo HRFWG (HomeRF Working Group, Grupo de Trabajo de Radiofrecuencias Domésticas), que engloba diferentes fabricantes y regula las características de la norma para evitar incompatibilidades en los elementos que se fabriquen y asegurar así la interoperatividad entre ellos. Este tipo de redes operará bajo la frecuencia de 2,4 GHz con transmisión por FHSS, y para las labores de seguridad contará con un identificador de red de 24-bits, encriptación de datos de 128-bits, y otras características adicionales de seguridad. Recientemente, el grupo HRFWG ha anunciado que está trabajando para aumentar la zona del espectro electromagnético hasta los 5 GHz, pero esto está aún por llegar y en algunos paises como España el uso de dicha banda todavía no está regulado por la administración.

    Redes sin cables

    Logo de HomeRF

    HomeRF se encarga de cubrir las necesidades los usuarios domésticos, que podrán establecer una comunicación sin cables entre los diferentes dispositivos que incorporen este estándar, y dispositivos como un teléfono móvil, un ordenador personal o cualquier otro elemento electrónico del hogar que sea susceptible de comunicarse con otro que esté integrado en un red local personal (WPAN), permitiendo entre otras muchas cosas jugar en modo multijugador, control remoto de equipos, compartir impresoras, centralita de llamadas, etc. . El gran inconveniente de este tipo de topología es que no puede integrarse con otras soluciones de redes inalámbricas. No obstante, su sencillez de uso y manejo la convierten en una solución ideal para uso doméstico o pequeñas oficinas.

    Actualmente se han conseguido conexiones de hasta 10Mbps para distancias de 45 m con la versión 2.0 y afirman que para la futura revisión 3.0 permitirá una velocidad de 40Mbps además de una completa compatibilidad con la tecnología actual. En la actualidad el máximo número de dispositivos que se pueden conectar es de 127.

    Configuración de HomeRF

    HiperLAN2

    Esta tecnología se está desarrollando de mano de la ETSI una alianza de fabricantes del mercado de las telecomunicaciones, muchos de los cuales también participan en las alianzas de los estándares vistos anteriormente. Sus principales características son: una alta velocidad de transmisión, es orientado a la conexión, permite administrar la calidad del servicio (QoS, Quality-of-Service), permite conexiones seguras y el ahorro de energía, muy importante para facilitar la movilidad. A primera vista destaca su alta velocidad, 54 Mbps, debida a la modulación que emplea: OFDM (Orthogonal Frequency Digital Multiplexing ) Multiplexación Digital de Portadoras Ortogonales que es bastante eficiente en ambientes dispersivos como oficinas donde las señales provienen de diferentes reflexiones, con lo que se tienen diferentes tiempos de propagación.

    En estas redes los datos se transmiten entre los terminales móviles (MT) y los puntos de acceso (AP) que previamente han realizado un establecimiento de la conexión empleando las capacidades de señalización de la capa de control. Nos podremos encontrar con dos tipos de conexiones: punto a punto y punto a multipunto, la primera es bidireccional, mientras que la segunda es unidireccional. En cuantro a la frecuencia de emisión de los diferentes canales, HiperLAN2 lleva incluido en los puntos de acceso un selector automatico de frecuencia, que elige el canal más adecuado para la transmisión. Como se ha mencionado, HiperLAN2 permite la administración del Qos, lo cual nos otorga la capacidad de asignar diferentes características a cada conexión en lo referente al ancho de banda, el jitter, la tasa de error, etc. También nos permite trabajar de un modo más sencillo asignando simplemente a cada conexión diferentes niveles de prioridad. Todo esto nos permite tener diferentes canales de transmisión adapatados al tipo de datos que se van a transmitir por ellos: video, voz, datos.

    Redes sin cables

    Logo de HiperLAN2

    En cuestiones de seguridad este protocolo permite el difrado de datos y la autenticación, esta última se realiza entre el terminal móvil y el punto de acceso. En cuanto a la movilidad la forma de actuar es la siguiente: la terminal detecta de que punto de acceso, en caso de que existan varios, recibe una señal con mejor relación señal-ruido y se conecta con ese punto, en caso de que desplacemos la terminal se volverá a realizar dicha comprobación y se conectará con punto de acceso que presente una myor calidad de transmisión. El ahorro de energía se basa en el establecimiento por parte del terminal de periodos de inactividad, de modo que le indica al punto de acceso que se se apague durante un cierto tiempo al final del cual le vuelve a indicar si debe seguir inactivo o no.

    A continuación presetaremos una topología típica de una HiperLAN2. En ella se puede apreciar como los terminales móviles (MT) se comunican con los puntos de acceso a través del aire. El usuario se puede desplazar libremente por el área de cobertura comunicándose con un solo punto de acceso cada vez.

    Redes sin cables

    Red HiperLAN2

    A pesar de las excelentes características que presenta este standard su impacto comercial ha sido muy escaso y se ha visto ampliamente superado por Wi-Fi. Una de las posibles causas es la falta de regulación, en algunos países, del uso de la banda de frecuencias en torno a los 5 GHz.

    Productos

    Punto de acceso

    Este es el modelo EW-7202AP basado en el estándar IEEE 802.11b para redes inalámbricas y en el IEEE 802.3 para redes cableadas , trabaja en la banda de 2.4-2.4835 GHz en el rango de canales 1-14, pero el uso de los mismos depende del país en el que se empleen. Soporta los sistemas operativos: Windows 98, Me y 2000. Se comunicación con la red cableada es mediante 10Base-T . Permite conectarse a 11, 5.5, 2 y 1Mbps empleando diferentes modulaciones y la tecnología DSSS. Tiene un alcance al aire libre de 100-300 m y en espacios cerrados de 35-100 m. Soporta el cifrado de 64 y de 128 bits y su precio es de 236.79 euros.

    Adaptador WLAN

    Este es el modelo EW-7115U basado en el estándar IEEE 802.11b, trabaja en la banda de 2.4-2.4835 GHz en el rango de canales 1-14, pero el uso de los mismos depende del país en el que se empleen. Soporta los sistemas operativos: Windows 98, Me, 2000 y XP y se conecta a través de USB. Permite conectarse a 11, 5.5, 2 y 1Mbps empleando diferentes modulaciones y la tecnología DSSS. Y su precio es de 149.43 euros.

    Tarjeta inalámbrica PCMCIA

    Este es el modelo EW-7103PC basado en el estándar IEEE 802.11b para redes inalámbricas y cumple con el estándar PCMCIA 2.1 para tarjetas. Trabaja en la banda de 2.4-2.4835 GHz en el rango de canales 1-14, pero el uso de los mismos depende del país en el que se empleen. Permite trabajar con diferentes sistemas operativos: Windows 98, Me, NT, 2000, XP y Linux. Permite conectarse a 11, 5.5, 2 y 1Mbps empleando diferentes modulaciones y la tecnología DSSS. Tiene un alcance de 25 m para conexiones a 11Mbps y 100 m para 5.5Mbps. Su precio es de 108.05 euros.

    Antena WLAN directiva

    Esta antena se corresponde con el modelo 2.4 GHz LanPoynt de la marca Poynting. Presenta alta ganancia para el rango de frecuencias 2.4-2.5 GHz. Está indicada especialmente para la comunicación entre WLANs, como puente de acceso, y para la comunicación entre edificios, además también está indicada para comunicaciones punto a punto. En el lóbulo principal presenta una ganancia de 25 dBi También ha sido diseñada a prueba de agua, por lo que se puede instalar en exteriores. Se puede adquirir con dos pantallas de 60cm y de 90 cm de diámetro. Una vez montada permite ajustes tanto en vertical como en horizontal de 20 grados. Su precio es de 49.45 $ para 60 cm y de 59.87 $ para la de 90 cm.


    Antena WLAN omnidireccional

    Este es el modelo 2.4 GHz Horizontally Polarised Omni-directional Antenna de la marca Poynting. Como su propio nombre indica se trata de una antena omnidireccional que presenta una ganancia de 5 dBi de ganancia para el rango de frecuencias 2.4-2.5 GHz. Está indicada especialmente para la comunicación en ambientes urbanos donde la polarización horizontal presenta más ventajas que la vertical debido a que se tienen menos pérdidas. Sus aplicaciones características son como punto de acceso para WLANs y para cualquier comunicación punto a multipunto. También ha sido diseñada a prueba de agua, por lo que se puede instalar en exteriores. Su precio es de 672.23 $.

    Punto de acceso

    Este es el modelo iPAQ Connection Point de Compaq basado en el estándar HomeRF versión 1.2. Incluye soporte para conexión a internet y tarjeta Ethernet (10/100 Mbps). Tiene un firewall dinámico para tener mayor seguridad cuando se conecta a internet e incluye cinco licencias de usuario con capacidad de ampliación. y su precio es de 299.99 euros.

    Punto de acceso

    Otro punto de acceso de HomeRF (Symphony HomeRF Base Station ) para conectarlo directamente al modem de ADSL o cable y poder compartirlo, pero requiere de algún equipo que lleve algún producto Symphony HomeRF. Lleva integrado un firewall y un servidor de DHCP. Trabaja en la banda de 2.4GHz con FHSS, puede trabajar a diferentes velocidades: 10, 5, 1.6 y 0.8 Kbps. Tiene un alcance máximo de 50 m en interiores y 100 m en exteriores y dentro de la zona de cobertura permite roaming. Es compatible con las versiones 1.2 y 2.0 de HomeRF, puede trabajar bajo Windows 98, ME, 2000 y XP y permite la conectar hasta 25 dispositivos. Se conecta al modem mediante un conector RJ-45 y soporta 10/100Base-T. El precio es de 199.99 $.

    Tarjeta inalámbrica PCMCIA

    Este es el modelo Symphony HomeRF PC Card para conectar portátiles con la red HomeRF. . Lleva integrado un firewall. Trabaja en la banda de 2.4GHz con FHSS, puede trabajar a diferentes velocidades: 10, 5, 1.6 y 0.8 Kbps. Tiene un alcance máximo de 50 m en interiores y 100 m en exteriores y dentro de la zona de cobertura permite roaming. Es compatible con las versiones 1.2 y 2.0 de HomeRF, puede trabajar bajo Windows 98, ME, 2000 y XP. Su precio es de 99.99 $.

    Antena HomeRF

    El modelo Symphony Dipole Antenna de Proxim nos permite aumentar la cobertura de la tarjeta PCMCIA, de modo que sustituyendo a la antena que incluye la propia tarjeta aumenta el rango de cobertura del equipo. Su precio es de 25 $.

    Miscelánea

    Comunidades wireless

    Warchalking

    Procede del inglés y se podría traducir por la guerra de la tiza, este término hace referencia a las pintadas hechas en la calle con las que se avisa a los que tengan un portátil con una tarjeta inalámbrica que pueden conectarse a Internet en este lugar, dado que hay acceso a una red inalámbrica libre. Los organizadores de la iniciativa han establecido toda una serie de símbolos que marcan los distintos tipos de redes, y su calidad. Ya hay algunas empresas como Nokia que han considerado a esta práctica como un robo ya que se está usando sin permiso una red que alguien está pagando e incluso promueve que se considere a las personas que señalan con tiza la existencia de estas redes como "delincuentes" a los que se debe investigar.

    Los defensores de esta iniciativa dicen que no hay nada de malo en ello y que sólo indican los puntos de conexión pero que no promueven un uso fraudulento de estos. Por otra parte en algunos medios se afirma que esta iniciativa tiene como fin el evitar que varias personas se puedan conectar a internet pagando una sola conexión y ya en EEUU algunas empresas de acceso a internet ya han anunciado que impedirán la conexión a usuarios que compartan de forma inalámbrica su ancho de banda.

    Conclusiones

    De todo lo visto cabe destacar que las redes inalámbricas son algo real y que ya se ha conseguido implementar con éxito en diversos sectores. Además proporcionan ciertas características como la movilidad y la flexibilidad que con las redes cableadas son complicadas de obtener. Debido a lo cual se convierten en imprescindibles para entornos cambiantes o que requieran gran capacidad de adaptación.

    En cuanto a la tecnología a emplear parece estar bastante desarrollada, por lo que esto no es un problema en el desarrollo de este tipo de redes. El principal problema radica en conseguir una compatibilidad entre los diferentes estándares que existen actualmente incluso dentro de la propia norma del IEEE, ya que una vez elegido un determinado sistema de comunicación todos los equipos deberán usar el mismo tipo aunque luego se descarten.

    De todos modos también parece claro que cada estándar se queda con una parte del mercado. Así tenemos que la norma del IEEE (802.11) se puede considerar como la base del desarrollo de las WLAN en general. El estándar Wi-Fi trata de aunar esfuerzos y, basándose en la norma, dotar a los diferentes fabricantes de un modo de crear dispositivos compatibles entre si. En este mismo sentido camina el HiperLAN2, pero de momento se encuentra todavía en fase experimental, a pesar de sus mejores prestaciones, mientras que el Wi-Fi está totalmente desarrollado y ya se pueden encontrar productos que funcionan a pleno rendimiento. HomeRF camina en una línea diferente ya que su campo de acción no son las grandes redes sino las pequeñas y sobre todo las domésticas de modo que se facilite al usuario sin experiencia en redes la instalación de las mismas. Es precisamente en este punto donde puede radicar el éxito del HomeRF, que ya cuenta con una variada gama de productos. Por último hablar del Bluetooth que en un principio surgió con propósito general, pero se ha quedado en un segundo plano dedicado principalmente a la conexión de diversos tipos de periféricos.

    Tendencias futuras

    En el desarrollo de las redes el uso sistemas inalámbricos representa el siguiente escalón en la tecnología de redes, ya que permitirá dotar a las redes convencionales de nuevas posibilidades. Dentro de este marco se elaborarán arquitecturas para clientes, servidores, proxies, etc.

    Las principales capacidades de las tecnologías inalámbricas pasan por el aumento de la movilidad y la flexibilidad en las redes. Para el correcto desarrollo de estas características es necesario que existan los terminales móviles (portátiles, pdas), que deben ser los principales beneficiarios de estas tecnologías. De modo que el desarrollo de las LWAN irá ligado al del mercado de dichas terminales.

    El progresivo abaratamiento de los ordenadores, incluidos los portátiles, facilitan la expansión de las redes domésticas e inalámbricas, y estas en un futuro se convertirán en algo normal en las casas debido a la facilidad de instalación y a la capacidad de interconexión con otros dispositivos pertenecientes al campo de la domótica.

    Bibliografía

    http://www.poynting.co.za

    http://www.proxim.com

    http://www.elpais.es

    http://www.conexiones.net

    http://www.uah.es (Universidad de Alcalá de Henares)

    http:// www.multipoint.com.ar

    http://www.homerf.org

    http://www.hiperlan2.com

    http://www.zonabluetooth.com

    http://www.ericsson.com/