Facultad de ciencia y tecnologia carrera ingenieria de telecomunicaciones materia: ingenieria en telecomunicaciones



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UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA

FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA

CARRERA INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES
udabol

MATERIA: INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES.


TITULO: TECNOLOGIA 802.11 (INFORME).
DOCENTE: ING. FELIX PINTO.
UNIVERSITARIOS: PATZI COMPARA PEDRO.

SUÑAGUA AGUILAR JOSE.

DALENCE CARDENAS EDER.

MENDOZA ITALO.


SEMESTRE: NOVENO.
TURNO: TRABAJO.
FECHA DE ENTREGA: 26 DE MARZO DE 2013

TECNOLOGIA 802.11

1 INTRODUCCION.-
La IEEE finalmente aprobó un nuevo estándar inalámbrico (802.11x) que promete tanto mayores tasas de datos como de mayor confiabilidad. La norma 802.11x es una tecnología que permite a las redes de Wi-Fi hacer una conexión más rápida y sobre un área más grande. 802.11x proporciona la mejor conexión disponible para los usos del establecimiento de una red, entregando la gama y el ancho de banda necesarios para los productos de tráfico de distintos tipos de datos (voz, video, etc.) y las aplicaciones multimediales que se exigen en la actualidad.
El propósito de este descriptivo es explicar el funcionamiento y las mejoras introducidas en el estándar 802.11x de la IEEE, para comprender las nuevas características tecnológicas que le permiten entregar hasta cinco veces el rendimiento de procesamiento y de velocidad de datos comparado con las tecnologías de Wi-Fi de la anterior generación. Además se consideran distintas estrategias de migración de las tecnologías anteriores a este nuevo estándar.
Una red inalámbrica es un sistema de comunicación de datos que proporciona conexión inalámbrica entre equipos situados dentro de la misma área (interior o exterior) de cobertura. En lugar de utilizar el par trenzado, el cable coaxial o la fibra óptica, utilizado en las redes LAN convencionales, las redes inalámbricas transmiten y reciben datos a través de ondas electromagnéticas usando el aire como medio de transmisión.
Actualmente nos encontramos con los siguientes tipos de redes inalámbricas:
WPAN (Wireless Personal Area Network - Red inalámbrica de ámbito personal). Estas redes están pensadas para cubrir un área del tamaño de una habitación. Tradicionalmente este tipo de redes fue basado en infrarrojos que permiten la comunicación entre dos elementos (ordenadores portátiles, PDAs, etc.) a baja velocidad y a una distancia cercana. Actualmente la tecnología de radio frecuencia denominada Bluetooth es el estándar en auge.
WWAN (Wireless Wide Area Network - Red inalámbrica de área extensa). Son las redes cuyo ámbito cubre áreas más amplias como por ejemplo: una ciudad. Por su gran tamaño, estas redes son explotadas por las empresas de telefonía móvil o ISPs (Internet Service Providers). Hasta la llegada de la telefonía móvil de tercera generación, el UMTS, la alternativa es el uso del GPRS, aunque su velocidad es bastante reducida.
BENEFICIOS DE 802.11:

Se considera que esta nueva norma debe lograr los siguientes beneficios:

• Mayor velocidad de transferencia de datos.

• Mayor Rango de alcance

• Mayor Capacidad a la red

• Bajo consumo

• Uso eficiente del espectro

• Cobertura más uniforme, reduciendo el efecto de las trayectorias multipasos

• Compatibilidad con equipamientos anteriores de las normas IEEE 802.11 a/b/g: utiliza las mismas frecuencias (2,4 y 5 GHz) y los mismos sistemas de modulación.

• Costos de red más bajos: al tener mayor cobertura se necesitan menos Access Points y por lo tanto menores costos de instalación. Se puede utilizar todo el equipamiento existente.


Redes WLAN:
Una red de área local inalámbrica (WLAN Wireless Local Area Network) es una red que cubre un área equivalente a la red local de una empresa, con un alcance aproximado de cien metros. Permite que los nodos que se encuentran dentro del área de cobertura puedan conectarse entre sí. Existen varios tipos de tecnologías, entre ellas:
802.11 legacy
La versión original del estándar IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) 802.11 publicada en 1997 especifica dos velocidades de transmisión teóricas de 1 y 2 megabits por segundo (Mbit/s) que se transmiten por señales infrarrojas (IR). IR sigue siendo parte del estándar, si bien no hay implementaciones disponibles.
El estándar original también define el protocolo CSMA/CA (Múltiple acceso por detección de portadora evitando colisiones) como método de acceso. Una parte importante de la velocidad de transmisión teórica se utiliza en las necesidades de esta codificación para mejorar la calidad de la transmisión bajo condiciones ambientales diversas, lo cual se tradujo en dificultades de interoperabilidad entre equipos de diferentes marcas. Estas y otras debilidades fueron corregidas en el estándar 802.11b, que fue el primero de esta familia en alcanzar amplia aceptación entre los consumidores.
802.11a
La revisión 802.11a fue aprobada en 1999. El estándar 802.11a utiliza el mismo juego de protocolos de base que el estándar original, opera en la banda de 5 GHz. y utiliza 52 subportadoras ortogonal frequency-division multiplexing (OFDM) con una velocidad máxima de 54 Mbit/s, lo que lo hace un estándar práctico para redes inalámbricas con velocidades reales de aproximadamente 20 Mbit/s. La velocidad de datos se reduce a 48, 36, 24, 18, 12, 9 o 6 Mbit/s en caso necesario. 802.11a tiene 12 canales sin solapa, 8 para red inalámbrica y 4 para conexiones punto a punto. No puede interoperar con equipos del estándar 802.11b, excepto si se dispone de equipos que implementen ambos estándares.
802.11b
La revisión 802.11b del estándar original fue ratificada en 1999. 802.11b tiene una velocidad máxima de transmisión de 11 Mbps y utiliza el mismo método de acceso definido en el estándar original CSMA/CA. El estándar 802.11b funciona en la banda de 2,4 GHz. Debido al espacio ocupado por la codificación del protocolo CSMA/CA, en la práctica, la velocidad máxima de transmisión con este estándar es de aproximadamente 5,9 Mbits sobre TCP y 7,1 Mbit/s sobre UDP.
802.11 c
Es menos usado que los primeros dos, pero por la implementación que este protocolo refleja. El protocolo ‘c’ es utilizado para la comunicación de dos redes distintas o de diferentes tipos, así como puede ser tanto conectar dos edificios distantes el uno con el otro, así como conectar dos redes de diferente tipo a través de una conexión inalámbrica. El protocolo ‘c’ es más utilizado diariamente, debido al costo que implica las largas distancias de instalación con fibra óptica, que aunque más fidedigna, resulta más costosa tanto en instrumentos monetarios como en tiempo de instalación.
"El estándar combinado 802.11c no ofrece ningún interés para el público general. Es solamente una versión modificada del estándar 802.1d que permite combinar el 802.1d con dispositivos compatibles 802.11 (en el nivel de enlace de datos capa 2 del modelo OSI)".
802.11d
Es un complemento del estándar 802.11 que está pensado para permitir el uso internacional de las redes 802.11 locales. Permite que distintos dispositivos intercambien información en rangos de frecuencia según lo que se permite en el país de origen del dispositivo móvil.
802.11e
La especificación IEEE 802.11e ofrece un estándar inalámbrico que permite interoperar entre entornos públicos, de negocios y usuarios residenciales, con la capacidad añadida de resolver las necesidades de cada sector. A diferencia de otras iniciativas de conectividad sin cables, ésta puede considerarse como uno de los primeros estándares inalámbricos que permite trabajar en entornos domésticos y empresariales. La especificación añade, respecto de los estándares 802.11b y 802.11a, características QoS y de soporte multimedia, a la vez que mantiene compatibilidad con ellos. Estas prestaciones resultan fundamentales para las redes domésticas y para que los operadores y proveedores de servicios conformen ofertas avanzadas. El documento que establece las directrices de QoS, aprobado el pasado mes de noviembre, define los primeros indicios sobre cómo será la especificación que aparecerá a finales de 2001. Incluye, asimismo, corrección de errores (FEC) y cubre las interfaces de adaptación de audio y vídeo con la finalidad de mejorar el control e integración en capas de aquellos mecanismos que se encarguen de gestionar redes de menor rango. El sistema de gestión centralizado integrado en QoS evita la colisión y cuellos de botella, mejorando la capacidad de entrega en tiempo crítico de las cargas. Estas directrices aún no han sido aprobadas. Con el estándar 802.11, la tecnología IEEE 802.11 soporta tráfico en tiempo real en todo tipo de entornos y situaciones. Las aplicaciones en tiempo real son ahora una realidad por las garantías de Calidad de Servicio (QoS) proporcionado por el 802.11e. El objetivo del nuevo estándar 802.11e es introducir nuevos mecanismos a nivel de capa MAC para soportar los servicios que requieren garantías de Calidad de Servicio. Para cumplir con su objetivo IEEE 802.11e introduce un nuevo elemento llamado Hybrid Coordination Function (HCF) con dos tipos de acceso:


  • (EDCA) Enhanced Distributed Channel Access, equivalente a DCF.

  • (HCCA) HCF Controlled Access, equivalente a PCF.

En este nuevo estándar se definen cuatro categorías de acceso al medio (Ordenadas de menos a más prioritarias).




  • Background (AC_BK)

  • Best Effort (AC_BE)

  • Video (AC_VI)

  • Voice (AC_VO)

Para conseguir la diferenciación del tráfico se definen diferentes tiempos de acceso al medio y diferentes tamaños de la ventana de contención para cada una de las categorías.


802.11f
Es una recomendación para proveedores de puntos de acceso que permite que los productos sean más compatibles. Utiliza el protocolo IAPP que le permite a un usuario itinerante cambiarse claramente de un punto de acceso a otro mientras está en movimiento sin importar qué marcas de puntos de acceso se usan en la infraestructura de la red. También se conoce a esta propiedad simplemente como itinerancia.
802.11g
En junio de 2003, se ratificó un tercer estándar de modulación: 802.11g, que es la evolución de 802.11b. Este utiliza la banda de 2,4 Ghz (al igual que 802.11b) pero opera a una velocidad teórica máxima de 54 Mbit/s, que en promedio es de 22,0 Mbit/s de velocidad real de transferencia, similar a la del estándar 802.11a. Es compatible con el estándar b y utiliza las mismas frecuencias. Buena parte del proceso de diseño del nuevo estándar lo tomó el hacer compatibles ambos modelos. Sin embargo, en redes bajo el estándar g la presencia de nodos bajo el estándar b reduce significativamente la velocidad de transmisión.
Los equipos que trabajan bajo el estándar 802.11g llegaron al mercado muy rápidamente, incluso antes de su ratificación que fue dada aprox. el 20 de junio del 2003. Esto se debió en parte a que para construir equipos bajo este nuevo estándar se podían adaptar los ya diseñados para el estándar b.
Actualmente se venden equipos con esta especificación, con potencias de hasta medio vatio, que permite hacer comunicaciones de hasta 50 km con antenas parabólicas o equipos de radio apropiados.
Existe una variante llamada 802.11g+ capaz de alcanzar los 108Mbps de tasa de transferencia. Generalmente sólo funciona en equipos del mismo fabricante ya que utiliza protocolos propietarios.
802.11h
La especificación 802.11h es una modificación sobre el estándar 802.11 para WLAN desarrollado por el grupo de trabajo 11 del comité de estándares LAN/MAN del IEEE (IEEE 802) y que se hizo público en octubre de 2003. 802.11h intenta resolver problemas derivados de la coexistencia de las redes 802.11 con sistemas de Radar o Satélite.
El desarrollo del 802.11h sigue unas recomendaciones hechas por la ITU que fueron motivadas principalmente a raíz de los requerimientos que la Oficina Europea de Radiocomunicaciones (ERO)
Estimó convenientes para minimizar el impacto de abrir la banda de 5 GHz, utilizada generalmente por sistemas militares, a aplicaciones ISM (ECC/DEC/(04)08).

Con el fin de respetar estos requerimientos, 802.11h proporciona a las redes 802.11a la capacidad de gestionar dinámicamente tanto la frecuencia, como la potencia de transmisión.


Selección Dinámica de Frecuencias y Control de Potencia del Transmisor
DFS (Dynamic Frequency Selection) es una funcionalidad requerida por las WLAN que operan en la banda de 5GHz con el fin de evitar interferencias co-canal con sistemas de radar y para asegurar una utilización uniforme de los canales disponibles.
TPC (Transmitter Power Control) es una funcionalidad requerida por las WLAN que operan en la banda de 5GHz para asegurar que se respetan las limitaciones de potencia transmitida que puede haber para diferentes canales en una determinada región, de manera que se minimiza la interferencia con sistemas de satélite.
802.11i
Está dirigido a batir la vulnerabilidad actual en la seguridad para protocolos de autenticación y de codificación. El estándar abarca los protocolos 802.1x, TKIP (Protocolo de Claves Integra – Seguras – Temporales), y AES (Estándar de Cifrado Avanzado). Se implementa en WPA2.
802.11j
Es equivalente al 802.11h, en la regulación Japonesa
802.11k
Permite a los conmutadores y puntos de acceso inalámbricos calcular y valorar los recursos de radiofrecuencia de los clientes de una red WLAN, mejorando así su gestión. Está diseñado para ser implementado en software, para soportarlo el equipamiento WLAN sólo requiere ser actualizado. Y, como es lógico, para que el estándar sea efectivo, han de ser compatibles tanto los clientes (adaptadores y tarjetas WLAN) como la infraestructura (puntos de acceso y conmutadores WLAN).
802.11n
En enero de 2004, el IEEE anunció la formación de un grupo de trabajo 802.11 (Tgn) para desarrollar una nueva revisión del estándar 802.11. La velocidad real de transmisión podría llegar a los 300 Mbps (lo que significa que las velocidades teóricas de transmisión serían aún mayores), y debería ser hasta 10 veces más rápida que una red bajo los estándares 802.11a y 802.11g, y unas 40 veces más rápida que una red bajo el estándar 802.11b. También se espera que el alcance de operación de las redes sea mayor con este nuevo estándar gracias a la tecnología MIMO Múltiple Input – Múltiple Output, que permite utilizar varios canales a la vez para enviar y recibir datos gracias a la incorporación de varias antenas. Existen también otras propuestas alternativas que podrán ser consideradas. El estándar ya está redactado, y se viene implantando desde 2008. A principios de 2007 se aprobó el segundo boceto del estándar. Anteriormente ya había dispositivos adelantados al protocolo y que ofrecían de forma no oficial este estándar (con la promesa de actualizaciones para cumplir el estándar cuando el definitivo estuviera implantado). Ha sufrido una serie de retrasos y el último lo lleva hasta noviembre de 2009. Habiéndose aprobado en enero de 2009 el proyecto 7.0 y que va por buen camino para cumplir las fechas señaladas. [ ]A diferencia de las otras versiones de Wi-Fi, 802.11n puede trabajar en dos bandas de frecuencias: 2,4 GHz (la que emplean 802.11b y 802.11g) y 5 GHz (la que usa 802.11a). Gracias a ello, 802.11n es compatible con dispositivos basados en todas las ediciones anteriores de Wi-Fi. Además, es útil que trabaje en la banda de 5 GHz, ya que está menos congestionada y en 802.11n permite alcanzar un mayor rendimiento.
El estándar 802.11n fue ratificado por la organización IEEE el 11 de septiembre de 2009 con una velocidad de 600 Mbps en capa física.
En la actualidad la mayoría de productos son de la especificación b o g, sin embargo ya se ha ratificado el estándar 802.11n que sube el límite teórico hasta los 600 Mbps. Actualmente ya existen varios productos que cumplen el estándar N con un máximo de 300 Mbps (80-100 estables).
El estándar 802.11n hace uso simultáneo de ambas bandas, 2,4 Ghz y 5 Ghz. Las redes que trabajan bajo los estándares 802.11b y 802.11g, tras la reciente ratificación del estándar, se empiezan a fabricar de forma masiva y es objeto de promociones por parte de los distintos ISP, de forma que la masificación de la citada tecnología parece estar en camino. Todas las versiones de 802.11xx, aportan la ventaja de ser compatibles entre sí, de forma que el usuario no necesitará nada más que su adaptador wifi integrado, para poder conectarse a la red.
Sin duda esta es la principal ventaja que diferencia wifi de otras tecnologías propietarias, como LTE, UMTS y Wimax, las tres tecnologías mencionadas, únicamente están accesibles a los usuarios mediante la suscripción a los servicios de un operador que está autorizado para uso de espectro radioeléctrico, mediante concesión de ámbito nacional.
La mayor parte de los fabricantes ya incorpora a sus líneas de producción equipos wifi 802.11n, por este motivo la oferta ADSL, ya suele venir acompañada de wifi 802.11n, como novedad en el mercado de usuario doméstico.
Se conoce que el futuro estándar sustituto de 802.11n será 802.11ac con tasas de transferencia superiores a 1 Gb/s.[4]
802.11p
Este estándar opera en el espectro de frecuencias de 5,90 GHz y de 6,20 GHz, especialmente indicado para automóviles. Será la base de las comunicaciones dedicadas de corto alcance (DSRC) en Norteamérica. La tecnología DSRC permitirá el intercambio de datos entre vehículos y entre automóviles e infraestructuras en carretera.
802.11r
También se conoce como Fast Basic Service Set Transition, y su principal característica es permitir a la red que establezca los protocolos de seguridad que identifican a un dispositivo en el nuevo punto de acceso antes de que abandone el actual y se pase a él. Esta función, que una vez enunciada parece obvia e indispensable en un sistema de datos inalámbricos, permite que la transición entre nodos demore menos de 50 milisegundos. Un lapso de tiempo de esa magnitud es lo suficientemente corto como para mantener una comunicación vía VoIP sin que haya cortes perceptibles.
802.11v
IEEE 802.11v servirá para permitir la configuración remota de los dispositivos cliente. Esto permitirá una gestión de las estaciones de forma centralizada (similar a una red celular) o distribuida, a través de un mecanismo de capa 2. Esto incluye, por ejemplo, la capacidad de la red para supervisar, configurar y actualizar las estaciones cliente. Además de la mejora de la gestión, las nuevas capacidades proporcionadas por el 11v se desglosan en cuatro categorías: mecanismos de ahorro de energía con dispositivos de mano VoIP Wi-Fi en mente; posicionamiento, para proporcionar nuevos servicios dependientes de la ubicación; temporización, para soportar aplicaciones que requieren un calibrado muy preciso; y coexistencia, que reúne mecanismos para reducir la interferencia entre diferentes tecnologías en un mismo dispositivo.
802.11w
Todavía no concluido. TGw está trabajando en mejorar la capa del control de acceso del medio de IEEE 802.11 para aumentar la seguridad de los protocolos de autenticación y codificación. Las LANs inalámbricas envían la información del sistema en tramas desprotegidos, que los hace vulnerables. Este estándar podrá proteger las redes contra la interrupción causada por los sistemas malévolos que crean peticiones desasociadas que parecen ser enviadas por el equipo válido. Se intenta extender la protección que aporta el estándar 802.11i más allá de los datos hasta las tramas de gestión, responsables de las principales operaciones de una red. Estas extensiones tendrán interacciones con IEEE 802.11r e IEEE 802.11u.
RENDIMIENTO Y VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DE DATOS.
Otro modo opcional en el borrador 802.11n duplica de manera efectiva las velocidades de datos duplicando el ancho de un canal de comunicación de una WLAN de 20 MHz a 40 MHz. El truco es que se tendrán menos canales disponibles para otros dispositivos. En el caso de la banda 2.4Ghz, hay suficiente espacio para tres canales no-superpuestos de 20 MHz. Es innecesario decir que un canal de 40 MHz no deja mucho espacio a dispositivos para compartir la red o transmitir en el mismo espacio aéreo.


Comparación de los diferentes estándares de la familia 802.11

Con todos los modos opcionales y las alternativas que inhiben la compatibilidad hacia atrás, el arreglo de posibles combinaciones de características y velocidades de datos correspondientes pueden ser abrumadoras. Para ser precisos, el actual borrador del 802.11n provee 576 posibilidades de configuraciones de velocidades de datos. En comparación, 802.11g provee 12, mientras 802.11a y 802.11b especifican 8 y 4 respectivamente. El Cuadro muestra de manera sintetizada la comparación entre los diferentes estándares 802.11.


2 ARQUITECTURA BASICA DEL ESTÁNDAR 802.11.-
Una red LAN inalámbrica 802.11 está basada en una arquitectura celular donde el sistema se subdivide en celdas, donde cada celda (llamada Basic Service Set, o BSS) se controla por una estación base (llamada Access Point o AP).


Esquema de Arquitectura y componentes 802.11
El sistema puede estar formado por una única celda con un único AP (un BBS) o, más comúnmente, por varias celdas donde los APs están unidos por un tipo de enlace troncal (o backbone), siendo una red Ethernet la más utilizada. Este sistema en su conjunto se llama Sistema de Distribución (Distribution System o DS)
Esta red inalámbrica, en su conjunto, formada por las celdas, sus respectivos APs y el DS, es visto por las capas superiores del modelo OSI, como una única red 802.11 y se llama Conjunto de Servicios Extendidos (Extended Service Set o ESS).
Otro componente es el Portal, que es aquel que permite la conexión entre una red

802.11 y una red 802.1x


ITINERANCIA
La itinerancia es el proceso o capacidad de un cliente inalámbrico de moverse de una célula o BSS a otra sin perder la conectividad de la red. Los AP pasan el cliente de una a otro, siendo esto invisible para el usuario. El estándar no define como debe llevarse a cabo la itinerancia, pero si define los bloques constructivos básicos, que incluyen el escaneado activo y pasivo y el proceso de reasociación.
Servicios de Estación (SS: Station Services)
a) Autenticación: antes de que un nodo pueda unirse a la red, debe establecer su identidad, para ello debe superar una serie de test que permitan saber que quien se quiere conectar es quien dice ser. 802.11 ofrece 2 tipos de servicios de autenticación:
i. Autenticación Abierta (Open System Authentication), significa que cualquiera que solicite autenticarse será aceptado.
ii. Autenticación de llave compartida (Shared Key Authentication), significa que para poder autenticarse en la red, el nodo debe conocer la frase de paso.
b) Desautenticación: ocurre cuando el AP o el nodo inalámbrico desea terminar la autenticación. Implica una desasociación.
c) Privacidad: está satisfecha en 802.11 con un sistema de encriptación llamado WEP (Wired Equivalent Privacy). Es opcional.
d) Transporte de unidad de Servicios de capa MAC (MSDU: MAC Service Data Unit Delivery): se ocupa de que la información necesaria para operación de la subcapa MAC sea transportada entre los distintos AP.
Servicios provistos por el Sistema de Distribución DS
a) Asociación: un nodo inalámbrico debe estar asociado a un AP para poder hacer uso de la red. Solo puede estar asociado a un AP por vez, así el DS sabe perfectamente en que AP se encuentra el nodo. Es iniciado por el nodo.
b) Reasociación: este servicio permite que un nodo deje la asociación de un AP para pasar a asociarse a otro AP. Es también iniciado por el nodo.
c) Desasociación: el servicio que permite a cualquiera de las partes (AP o nodo) terminar la asociación.
d) Distribución: es el servicio por el cual se llevan los datos desde el origen al destino. Los datos son enviados al AP local, de ahí a través del DS al AP remoto (donde está asociado el nodo destino) y este lo pasa al nodo destino directamente. El servicio de distribución se invoca inclusive si ambos nodos están asociados al mismo AP.
e) Integración: es el servicio que permite integrar el sistema inalámbrico a otra red, por ejemplo una LAN cableada, realizando las conversiones de protocolo necesarias.
TOPOLOGÍA DE RED EN 802.11
Cada nodo se comunica con el otro en forma directa y sin ninguna coordinación. Este modo es comúnmente llamado Ad-Hoc o IBSS (Independent Basic Service Set). Este modo solo permite la transmisión entre los nodos inalámbricos y no resuelve el problema de extender una LAN cableada.

Existe un elemento llamado comúnmente AP (Access Point) que coordina la transmisión entre los nodos inalámbricos. Este modo es llamado modo Infraestructura y permite vincular la red inalámbrica con la red cableada ya que el AP actúa como bridge entre las dos redes. La existencia de varios AP conectados a un sistema de distribución (DS: Distribution System), que puede ser una LAN cableada es lo que denominamos EBSS (Extended Basic Service Set). La tecnología 802.11 permite el roaming entre los distintos AP.


DESCRIPCIÓN DE LAS CAPAS DEL MODELO OSI INVOLUCRADAS COMO SON LA CAPA FÍSICA Y DE ENLACE DE DATOS
Capa física
Es la que se encarga de las conexiones globales de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información.
Sus principales funciones se pueden resumir como:


  • Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.

  • Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.

  • Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).

  • Transmitir el flujo de bits a través del medio.

  • Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.

  • Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión)


Capa de enlace de datos
Esta capa se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso al medio, de la detección de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.
Por lo cual es uno de los aspectos más importantes a revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que está entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la creación de sus protocolos básicos (MAC, IP), para regular la forma de la conexión entre computadoras así determinando el paso de tramas (trama = unidad de medida de la información en esta capa, que no es más que la segmentación de los datos trasladándolos por medio de paquetes), verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es importante mantener una excelente adecuación al medio físico (los más usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el medio de red que redirección las conexiones mediante un router.
Dadas estas situaciones cabe recalcar que el dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch que se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios (servidor -> computador cliente o algún otro dispositivo que reciba información como celulares, etc.), dada esta situación se determina como el medio que se encarga de la corrección de errores, manejo de tramas, protocolización de datos (se llaman protocolos a las reglas que debe seguir cualquier capa del modelo OSI).
MODELO OSI EN LA TECNOLOGIA 802.11.
Como cualquier protocolo 802.1x, el protocolo 802.11 involucra las capas Física y de Enlace de Datos (subcapas MAC y LLC) del modelo OSI.


Comparación modelo OSI y capas involucradas en 802.11

Las funciones de cada capa son:
Funciones de la capa física:


  • Codificación/decodificación de las señales

  • Generación y remoción del Preámbulo (para sincronización)

  • Transmisión/recepción de bits

  • Incluye especificaciones del medio de transmisión


Funciones de la capa del Control de Acceso al Medio (MAC):


  • En transmisión, ensamblado de datos en una trama con campos de direccionamiento y detección de errores

  • En recepción, desensamblado de trama y reconocimiento de direcciones y detección de errores

  • Administra el acceso al medio de transmisión LAN


Funciones de la capa de Control de Enlace Lógico (LLC):


  • Provee una interface hacia las capas superiores y realiza control de errores y de flujo


El estándar original plantea una capa MAC interactuando con 3 capas físicas:


  • Espectro Expandido con Salto de Frecuencias (FHSS) en la banda de frecuencias de 2,4 GHz

  • Espectro Expandido de Secuencia Directa (DSSS) en la banda de frecuencias de 2,4 GHz (y, posteriormente, 5 GHz)

  • Infrarrojo (IR).



Relación capa MAC y física 802.11 original
Mientras que, actualmente, se amplía ese espectro de acuerdo a las distintas normas que le siguieron al estándar inicial.


Relación capa MAC y física 802.11 ampliado

La capa MAC, además de las funciones estándares definidas para cualquier norma

802.x, realiza otras funciones que, típicamente, están reservadas para protocolos de capas superiores, tales como Fragmentación, Retransmisión de Paquetes y Confirmaciones de Recepción de Paquetes.

3 UTILIZACION DE ESPECTROS.-
Como toda tecnología radio, la familia IEEE 802.11 utiliza el espectro radioeléctrico, recurso escaso cuyo uso y asignación son globalmente regulados por organismos de ámbito internacional y nacional, como la ITU-R (International Telecommunication Union - Radio). Normalmente se requiere de licencia para ocupar una franja del espectro. Los estándares 802.11 utilizan las bandas de 2.4Ghz y 5Ghz. Como no sería práctico pedir licencia para cada WLAN, el IEEE buscó una banda no regulada disponible en todo el mundo y consideró que la banda de 2,4 GHz (banda ISM, Industrial-Científica-Médica) era la más adecuada. Esta banda no requiere de licencia y los servicios de radiocomunicaciones que funcionan en ella deben aceptar la interferencia resultante de aplicaciones que también trabajan en esta banda. Asimismo no podrán causar interferencia alguna con otras emisiones del espectro.
Al estar disponible sin licencia para todo el que desee emitir en ella, es preciso adoptar algunas precauciones que eviten una excesiva interferencia entre emisiones. Por este motivo se establece que cualquier emisión debe ser con una potencia igual o inferior a 1mW y en espectro disperso o SS (Spread Spectrum). Las formas de hacer una emisión de espectro disperso las veremos con profundidad más adelante.
La ITU-R divide el mundo en tres regiones. Cada una tiene una regulación diferente de las frecuencias. Incluso dentro de las regiones, algunos países tienen normativas propias más restrictivas. En esta tabla se recogen los rangos que se especifican en el documento del estándar. Como puede verse España y Japón tienen rangos mucho más reducidos que el resto de países.

IEEE 802.11 b e IEEE 802.11 g.

Los identificadores de canales, frecuencias centrales, y dominios reguladores para cada canal usado por IEEE 802.11b e IEEE 802.11g:



Identificador de Canal

Frecuencia en MHz

Dominios Reguladores

América (-A)

EMEA (-E)

Israel (-I)

China (-C)

Japón (-J)

1

2412

×

×






×

2

2417

×

×



×

×

3

2422

×

×

×

×

×

4

2427

×

×

×

×

×

5

2432

×

×

×

×

×

6

2437

×

×

×

×

×

7

2442

×

×

×

×

×

8

2447

×

×

×

×

×

9

2452

×

×

×

×

×

10

2457

×

×



×

×

11

2462

×

×



×

×

12

2467



×





×

13

2472



×





×

14

2484









×

Los estándares 802.11b y 802.11g utilizan la banda de 2,4. En esta banda se definieron 11 canales utilizables por equipos WIFI, que pueden configurarse de acuerdo a necesidades particulares. Sin embargo los 11 canales no son completamente independientes (Un canal se superpone y produce interferencias hasta un canal a 4 canales de distancia). El ancho de banda de la señal (22MHz) es superior a la separación entre canales consecutivos (5MHz), por eso se hace necesaria una separación de al menos 5 canales con el fin de evitar interferencias entre celdas adyacentes, ya que al utilizar canales con una separación de 5 canales entre ellos (y a la vez cada uno de estos con una separación de 5MHz de su canal vecino) entonces se logra una separación final de 25MHz, lo cual es mayor al ancho de banda que utiliza cada canal del estándar 802.11, el cual es de 22MHz. Tradicionalmente se utilizan los canales 1, 6 y 11, aunque se ha documentado que el uso de los canales 1, 5, 9 y 13 (en dominios europeos) no es perjudicial para el rendimiento de la red.

Esta asignación de canales usualmente se hace sólo en el Punto de acceso, pues los “clientes” automáticamente detectan el canal, salvo en los casos en que se forma una red “Ad-Hoc” o punto a punto cuando no existe Punto de acceso.



IEEE 802.11 a.

Los identificadores de canales, frecuencias centrales, y dominios reguladores para cada canal usado por IEEE 802.11a:



Identificador de Canal

Frecuencia en MHz

Dominios Reguladores

América (-A)

EMEA (-E)

Israel (-I)

Japón (-J)




34

5170












36

5180

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38

5190












40

5200

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42

5210












44

5220

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46

5230












48

5240

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52

5260

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56

5280

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60

5300

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64

5320

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149

5745












153

5765












157

5785












161

5805












Pese a que el ensanchado de espectro y la modulación son diferentes, en la banda de 5GHz se mantiene un ancho de banda cercano a los 20MHz, de manera que el requerimiento de separación de 5 canales de la banda de 2,4GHz se mantiene. En Europa, para evitar interferencias con comunicaciones por satélite y sistemas de radar existentes, es necesaria la implantación de un control dinámico de las frecuencias y un control automático de las potencias de transmisión; por ello las redes 802.11a deben incorporar las modificaciones del 802.11h.

Solo tres canales no interfieren entre si en la banda de 2.4 GHz, en la banda de 5 GHz ocho canales no se solapan


INTERFERENCIA ENTRE CANALES

Existen interferencias entre canales adyacentes, se observa en la figura en que cuando se transmiten en canales vecinos la mayor parte del espectro lo ocupa interferencia.


5 TIPOS DE MODULACION QUE SE UTILIZA EN ESTA TECNOLOGIA.-
Tipos de modulación
Un aspecto importante que influencia la transferencia de datos es la técnica de modulación elegida. A medida que los datos se codifican más eficientemente, se logran tasas o flujos de bits mayores dentro del mismo ancho de banda, pero se requiere hardware más sofisticado para manejar la modulación y la demodulación de los datos.

La idea básica detrás de las diversas técnicas de modulación usadas en IEEE 802.11 es utilizar más ancho de banda del mínimo necesario para mandar un “bit” a fin de conseguir protección contra la interferencia. La manera de esparcir la información conduce a diversas técnicas de modulación. Las más comunes de estas técnicas se presentan abajo.


FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum –espectro esparcido por salto de frecuencia–)
FHSS se basa en el concepto de transmitir sobre una frecuencia por un tiempo determinado, después aleatoriamente saltar a otra, ej.: La frecuencia portadora cambia durante el tiempo o el transmisor cambia periódicamente la frecuencia según una secuencia preestablecida.
El transmisor envía al receptor señales de sincronización que contienen la secuencia y la duración de los saltos. En el estándar IEEE 802.11se utiliza la banda de frecuencia (ISM) que va de los 2,400 hasta los 2,4835 GHz, la cual es dividida en 79 canales de 1 MHz y el salto se hace cada 300 a 400 ms. Los saltos se hacen alrededor de una frecuencia central que corresponde a uno de los 14 canales definidos. Este tipo de modulación no es común en los productos actuales.
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum –espectro esparcido por secuencia directa–)
El DSSS implica que para cada bit de datos, una secuencia de bits (llamada secuencia seudoaleatoria, identificada en inglés como PN) debe ser transmitida. Cada bit correspondiente a un 1 es substituido por una secuencia de bits específica y el bit igual a 0 es substituido por su complemento. El estándar de la capa física 802.11 define una secuencia de 11 bits (10110111000) para representar un “1” y su complemento (01001000111) para representar un “0”. En DSSS, en lugar de esparcir los datos en diferentes frecuencias, cada bit se codifica en una secuencia de impulsos más cortos, llamados chips, de manera que los 11 chips en que se ha dividido cada bit original ocupan el mismo intervalo de tiempo. Esta técnica de modulación ha sido común desde el año 1999 al 2005.
OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing –modulación por división de frecuencias ortogonales–)
OFDM, algunas veces llamada modulación multitono discreta (DMT) es una técnica de modulación basada en la idea de la multiplexación de división de frecuencia (FDM). FDM, que se utiliza en radio y TV, se basa en el concepto de enviar múltiples señales simultáneamente pero en diversas frecuencias.
En OFDM, un sólo transmisor transmite en muchas (de docenas a millares) frecuencias ortogonales.
El término ortogonal se refiere al establecimiento de una relación de fase específica entre las diferentes frecuencias para minimizar la interferencia entre ellas.

Una señal OFDM es la suma de un número de subportadoras ortogonales, donde cada subportadora se modula independientemente usando QAM (modulación de fase y amplitud) o PSK (modulación de fase). Esta técnica de modulación es la más común a partir del 2005.


Frecuencia
Los estándares 802.11b y la 802.11g usan la banda de los 2,4 GHz ISM (Industrial, Científica y

Médica) definida por la UIT. Los límites exactos de esta banda dependen de las regulaciones de cada país, pero el intervalo más comúnmente aceptado es de 2.400 a 2. 483,5 MHz.


El estándar 802.11a usa la banda de los 5 GHz UNII (Unlicensed-National Information Infrastructure) cubriendo 5.15-5.35 GHz y 5.725-5.825 GHz en EEUU. En otros países la banda permitida varía, aunque la UIT ha instado a todos los países para que vayan autorizando la utilización de toda estas gamas de frecuencias para redes inalámbricas.

La banda sin licencia de los 2.4 GHz se volvió últimamente muy “ruidosa” en áreas urbanas, debido a la alta penetración de las WLAN y otros dispositivos que utilizan el mismo rango de frecuencia, tal como hornos de microondas, teléfonos inalámbricos y dispositivos Bluetooth. La banda de los 5 GHz tiene la ventaja de tener menos interferencia, pero presenta otros problemas debido a su naturaleza.


Las ondas de alta frecuencia son más sensibles a la absorción que las ondas de baja frecuencia. Las ondas en el rango de los 5 GHz son especialmente sensibles al agua, a los edificios circundantes u otros objetos, debido a la alta absorción en este rango. Esto significa que una red 802.11a es más restrictiva en cuanto a la línea de la vista y se requieren más puntos de acceso para cubrir la misma área que una red 802.11b. Para la misma potencia de transmisión las celdas resultantes son más pequeñas.
5 ANEXOS

EQUIPOS Y DATA SHET
Los productos se dividen en el tipo de capa física que utilizan. El cual puede ser DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum - Espectro Ensanchado por Secuencia Directa) o FHSS (Frecuency Hopping Spread Spectrum - Espectro Ensanchado por Salto en Frecuencia).
Hace tiempo la mayoría de productos eran propietarios y con velocidades de 1,5Mbps y estaban pensados para aplicaciones concretas (inventarios…) y también eran bastante caros.
Pero hace poco ha aparecido un nuevo estándar 802.11b y un consorcio de fabricación Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA).
Esta organización ha establecido un estándar llamado Wi-Fi que certifica la interoperatividad (compatibilidad entre dispositivos de diferentes fabricantes) y otros aspectos (como la facilidad de configuración).
Apple Airport
Debido a que funcionan solo con Macintosh y que todos los equipos nuevos incluyen la antena necesaria para la comunicación.


Características:
Hasta 11MB

Certificado Wi-Fi

Frecuencia de funcionamiento: 2.4Ghz

Distancia máxima entre Punto Acceso y dispositivo: 150 pies (304mm) -> 45.6 metros [varía por la construcción del edificio]

IEEE 802.11HR Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) 11 Mbps and 5.5 Mbps standard

IEEE 802.11 DSSS 1 and 2 Mbps standard noncondensing Se puede montar en pared o en liso

Recomendado para 10 usuarios.

Dimensiones:

Diámetro: 15,7 cm

Altura: 8 cm

Peso (sin enganche de pared): 750 gramos

Conexión a red Ethernet y Modem.


Tarjeta Pc Card

Solo compatible con Mac y equipos preparados para AirPort. 32Mb de Ram y Mac Os 8.6 (o superior)


Zoom

Punto Acceso




Seguridad:


  • Tecnología DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) y por el propio hardware Access Point.

  • DSSS resistente a corrupciones, interferencias, atascos y detecciones desautorizadas.

  • ZoomAir AP11 añade niveles adicionales de seguridad a través de la identificación de los usuarios y encriptación.

  • Compatible con el estándar IEEE 802.11b DSSS 11Mbps.

  • Incluye el software WebManage para gestión remota de la red a través de un navegador.


Tarjeta PCMCIA.

Tarjeta PC Card compatible PCMCIA 3.3v y 5v.

Incorpora WEP (Wired Equivalent Privacy) con multivisión 40 y 128-bit.

Incluye software de acceso a Internet compartido Sybergen SyGate.

"Zoom Air Installation Wizard" automatiza todos los ajustes en la instalación.

Su circuitería le protege contra subidas de tensión.

Requerimientos mínimos de recursos del PC.



Certificación de interoperabilidad de la WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance)
Especificaciones técnicas:

  • Índice de datos: hasta 11Mbps envío/recepción

  • Alcance:

  • 300 metros -sin obstáculos

  • 100 metros -en edificios con estructuras tabicadas

  • Soporte: Interoperable con IEEE 2Mbps y 11Mbps 802.11b DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) y 10BasteT o 100BaseT

  • Seguridad: Soporta estándar de seguridad 802.11 WEP (Wired Equivalency Privacy)

  • Soporte OS: NDIS (para Windows 95/98/2000 y NT 4.0)

  • Canales: 11 US/Canada y 13 ETSI, canales totalmente independientes utilizables simultáneamente en un puesto.

  • Según las demandas de ancho de banda, cada canal puede acomodarse hasta 30 usuarios

  • Antena: externa dipolar 2.2 dBi incluida

  • Potencia de transmisión: 25mW (típico) Frecuencia: 2.4 a 2.4835 GHz

  • Tipo Tarjeta: PC Card Tipo II

  • Regulaciones: FCC Parte 15B; Parte 15C, IC RSS-210, CE, ETS 300 328, 300 826, C-Tick


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