Redes Inalámbricas 802. 11 Giovanni Zuccardi Juan David Gutiérrez Septiembre de 2006 Contenido



Descargar 221.43 Kb.
Página1/5
Fecha de conversión01.05.2018
Tamaño221.43 Kb.
  1   2   3   4   5
Redes Inalámbricas 802.11
Giovanni Zuccardi

Juan David Gutiérrez
Septiembre de 2006
Contenido


  1. Introducción

  2. Generalidades

  3. Redes Inalámbricas

    1. Definición

    2. Aplicación

    3. Implantación: Topologías y configuraciones

    4. Nomenclatura y Diseño

  4. Pila de protocolos

  5. Capa Física

    1. Infrarrojos

    2. Capas y Protocolos

    3. FHSS

    4. DSSS

    5. OFDM

    6. HR-DSSS

  6. Protocolo de la subcapa MAC

    1. Protocolos con arbitraje

    2. Protocolos de acceso por contienda

    3. DCF Función de Coordinación Distribuida

    4. PCF Función de Coordinación Puntual

    5. PCF y DCF

    6. Fragmentación

  7. Estructura de la Trama

    1. Servicio de Datos basado en Contención

    2. Tipo de Paquetes de Administración

    3. Transmisión de Paquetes, y Estados de Asociación y Autenticación

  8. Servicios

    1. Soporte de Movilidad

    2. Operaciones de Administración

    3. Escaneo

    4. Autenticación

    5. Asociación

    6. Conservación de Energía

    7. Sincronización del Temporizador

  9. Figuras

  10. Referencias

  11. Bibliografía


Redes Inalámbricas 802.11


  1. Introducción

En los últimos años se ha producido un crecimiento espectacular en lo referente al desarrollo y aceptación de las comunicaciones móviles y en concreto de las redes de área local (Wireless LANs). La función principal de este tipo de redes es la proporcionar conectividad y acceso a las tradicionales redes cableadas (Ethernet, Token Ring...), como si de una extensión de éstas últimas se tratara, pero con la flexibilidad y movilidad que ofrecen las comunicaciones inalámbricas.

Las redes inalámbricas no pretenden ser un sustituto de las redes alambradas sino un complemento, aportando características importantes que no tienen las alambradas

En este trabajo nos centraremos en el estudio del estándar IEEE 802.11.




  1. Generalidades

Al igual que las redes tradicionales cableadas vamos a clasificar a las redes inalámbricas en tres categorías (Figura 1).




  • WAN/MAN (Wide Area Network/Metropolitan Area Network)

  • LAN (Local Area Network)

  • PAN1 (Personal Area Network)



En la primera categoría WAN/MAN, pondremos a las redes que cubren desde decenas hasta miles de kilómetros. En la segunda categoría LAN, pondremos las redes que comprenden de varios metros hasta decenas de metros. Y en la última y nueva categoría PAN, pondremos a las redes que comprenden desde metros hasta 30 metros.




  1. Redes inalámbricas

    1. Definición

La norma IEEE 802.11 estableció en junio de 1997 el estándar para redes inalámbricas. Una red de área local inalámbrica puede definirse como a una red de alcance local2 que tiene como medio de transmisión el aire.

Una red de área local o WLAN (Wireless LAN) utiliza ondas electromagnéticas (radio e infrarrojo) para enlazar (mediante un adaptador) los equipos conectados a la red, en lugar de los cables coaxiales o de fibra óptica que se utilizan en las LAN convencionales cableadas (Ethernet, Token Ring, ...). El atractivo fundamental de este tipo de redes es la facilidad de instalación y el ahorro que supone la supresión del medio de transmisión cableado.

802.11 es solo otra capa de enlace que usa la encapsulación de 802.2/LLC (Logical Link Control). La base de la especificación 802.11 incluye 802.11 MAC (Medium Access Control) y dos capas fisicas, FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) y DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Nuevas revisiones han adicionado capas físicas como la HR/DSSS (High Rate/Direct Sequence Spread Spectrum) y la OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) que serán explicadas más adelante.




    1. Aplicación

Las aplicaciones más típicas de las redes de área local que podemos encontrar actualmente son las siguientes:


  • Implementación de redes de área local en edificios históricos, de difícil acceso y en general en entornos donde la solución cableada es inviable.

      • Posibilidad de reconfiguración de la topología de la red sin añadir costes adicionales. Esta solución es muy típica en entornos cambiantes que necesitan una estructura de red flexible que se adapte a estos cambios.

      • Redes locales para situaciones de emergencia o congestión de la red cableada.

      • Estas redes permiten el acceso a la información mientras el usuario se encuentra en movimiento. Habitualmente esta solución es requerida en hospitales, fábricas, almacenes...

      • Generación de grupos de trabajo eventuales y reuniones ad-hoc. En estos casos no valdría la pena instalar una red cableada. Con la solución inalámbrica es viable implementar una red de área local aunque sea para un plazo corto de tiempo.

      • En ambientes industriales con severas condiciones ambientales este tipo de redes sirve para interconectar diferentes dispositivos y máquinas.

      • Interconexión de redes de área local que se encuentran en lugares físicos distintos. Por ejemplo, se puede utilizar una red de área local inalámbrica para interconectar dos o más redes de área local cableadas situadas en dos edificios distintos




    1. Implantación: Topologías y configuraciones

La versatilidad y flexibilidad de las redes inalámbricas es el motivo por el cual existe gran variedad de configuraciones, ayudando adaptarse a casi cualquier necesidad. La forma básica de las redes inalámbricas son las BSS (Basic Service Set) que son un simple grupo de estaciones que se comunican unas con otras.




  • Peer to peer o redes ad-hoc

La configuración mas básica es la llamada de igual a igual y consiste en dos o más terminales móviles equipados con la correspondiente tarjeta adaptadora para comunicaciones inalámbricas.(Figura 2)



Figura 2: Conexión peer to peer o IBSS. [ORWN]


En este tipo de redes, el único requisito deriva del rango de cobertura de la señal, ya que es necesario que los terminales móviles estén dentro de este rango para que la comunicación sea posible. Técnicamente son más conocidas como IBSS (Independent Basic Service Set).

  • Puntos de Acceso

Este tipo de red es conocida como infrastructure BSS. Estas configuraciones utilizan el concepto de celda, ya utilizado en otras comunicaciones inalámbricas, como la telefonía móvil. Una celda podría entenderse como el área en el que una señal radioeléctrica es efectiva. A pesar de que en el caso de las redes inalámbricas esta celda suele tener un tamaño reducido, mediante el uso de varias fuentes de emisión es posible combinar las celdas de estas señales para cubrir de forma casi total un área más extensa (ESS: Extended Service Set).





Figura 3: Utilización de un punto de acceso. [ORWR]

La estrategia empleada para aumentar el número de celdas, y por lo tanto el área cubierta por la red, es la utilización de los llamados Puntos de acceso,(Figura 3) que funcionan como repetidores, y por tanto son capaces de doblar el alcance de una red inalámbrica, ya que ahora la distancia máxima permitida no es entre estaciones, sino entre una estación y un punto de acceso. Las estaciones siempre tienen que iniciar el proceso de asociación y los access point deben decidir si garantizar o denegar el acceso basándose en el contenido de la petición de asociación. Una estación solo puede asociarse con un access point al tiempo.
Las ESS son creadas encadenando BSS juntas con una red tipo backbone o sistema de distribución (Figura 4).

El enrutador (router) usa una dirección MAC sencilla para entregar los paquetes a una estación móvil, el access point con el cual la estación esta enlazada entrega los paquetes. El enrutador ignora la ubicación de la estación móvil y le confía al access point la entregar del paquete.



Figura 4: Topología de una red ESS. [ORWR]


Muchos access point en el mercado usan un protocolo llamado IAPP (inter-access point protocol) sobre el medio del backbone para comunicarse, aunque no existe un método estándar para la comunicación y asociación de la información para los miembros de una ESS.



    1. Nomenclatura y Diseño

Figura 5: Diseño Básico de una red 802.11. [ORWR]


Sistema de Distribución (Distribution System): Se encarga de comunicar los access point cuando hay varios que están conectados para formar un área de cobertura mayor, rastreando los movimientos de las estaciones móviles (Station). En ocasiones es llamado backbone.

Punto de Acceso (Access Point): Realiza la función de puente entre inalámbrico a alambrado y se encargan de transmitir los paquetes.

Medio Inalámbrico (Wireless Medium): Para transmitir los paquetes de estación a estación, el estándar usa un medio inalámbrico.

Estaciones o Dispositivos Móviles (Stations): Son generalmente portátiles y computadores de mano que operan a baterías.



  1. Pila de protocolos

Los protocolos utilizados por todas las variantes 802, tienen ciertas similitudes de estructura como se puede observar en la Figura 6; la cual muestra una vista parcial de la pila de protocolos del estándar 802.11. Como se puede observar la capa física corresponde con la capa física OSI, pero la capa de enlace de datos (Data link layer) de todos los protocolos 802 se divide en dos o mas subcapas. En el estándar 802.11 la subcapa MAC determina la forma en que se asigna el canal. Arriba de esta se encuentra la subcapa de control lógico de enlace (LLC) cuyo trabajo es ocultar las diferencias entre las variantes 802.


Figura 6: Parte de la pila de protocolos del 802.11. [ORWR]

El estándar 802.11 de 1997 especifica tres técnicas de transmisión permitidas en la capa física. Infrarrojos en su mayor parte usa la misma tecnología de los controles remotos. Los otros dos métodos utilizan radio de corto alcance mediante técnicas conocidas como FHSS y DSS que serán analizadas mas adelante. Estas utilizan parte del espectro que no necesita licencia (la banda ISM de 2.4GHz).

El uso de ondas de radio en la capa física es relativamente complejo por ello este es dividido en dos componentes genéricos: PLCP (Physical Layer Convergente Procedure), para mapear los frames (paquetes) de la MAC dentro del medio, adicionando algunos campos a los frames, por ello sobrepasa el limite entre la MAC y la capa física, y la PMD (Physical Medium Dependent) que es el sistema para transmitir esos frames.

En 1999 se introdujeron dos nuevas técnicas para alcanzar un ancho de banda más alto. Estas se conocen como OFDM y HRDSSS las cuales funcionan hasta 54 y 11 Mbps respectivamente. En 2001 se introdujo una segunda modulación OFDM, pero con una banda de frecuencia diferente respecto a la primera.



  1. Capa Física

Cada una de las cinco técnicas permitidas de transmisión posibilitan el envió de una trama MAC de una estación a otra. Sin embargo difieren en la tecnología utilizada y en las velocidades alcanzables.




  1. Infrarrojos

Utiliza transmisión difusa, es decir no requiere línea visual. Los sistemas de infrarrojos se sitúan en altas frecuencias, justo por debajo del rango de frecuencias de la luz visible.


Para la capa infrarroja tenemos las siguientes velocidades de transmisión:

  1. • 1 y2 Mbps Infrarrojos de modulación directa.

  2. • 4 Mbps mediante Infrarrojos portadora modulada.

  3. • 10 Mbps Infrarrojos con modulación de múltiples portadoras.

Clasificación

De acuerdo al ángulo de apertura con que se emite la información en el transmisor, los sistemas infrarrojos pueden clasificarse en sistemas de corta apertura, también llamados de rayo dirigido o de línea de vista (line of sight, LOS) y en sistemas de gran apertura, reflejados o difusos (diffused).




  • Los sistemas infrarrojos de corta apertura, están constituidos por un cono de haz infrarrojo altamente direccional y funcionan de manera similar a los controles remotos de las televisiones: el emisor debe orientarse hacia el receptor antes de empezar a transferir información, limitando por tanto su funcionalidad. Resulta muy complicado utilizar esta tecnología en dispositivos móviles, pues el emisor debe reorientarse constantemente.




  • Los sistemas de gran apertura permiten la información en ángulo mucho más amplio por lo que el transmisor no tiene que estar alineado con el receptor. Una topología muy común para redes locales inalámbricas basadas en esta tecnología, consiste en colocar en el techo de la oficina un nodo central llamado punto de acceso, hacia el cual dirigen los dispositivos inalámbricos su información, y desde el cual ésta es difundida hacia esos mismos dispositivos.

Entre las limitaciones principales que se encuentran en esta tecnología se pueden señalar las siguientes: es sumamente sensible a objetos móviles que interfieren y perturban la comunicación entre emisor y receptor; las restricciones en la potencia de transmisión limitan la cobertura de estas redes a unas cuantas decenas de metros; la luz solar directa, las lámparas incandescentes y otras fuentes de luz brillante pueden interferir seriamente la señal.



Las velocidades de transmisión de datos no son suficientemente elevadas y solo se han conseguido en enlaces punto a punto. Por ello, lejos de poder competir globalmente con las LAN de radio frecuencia, su uso está indicado más bien como apoyo y complemento a las LAN ya instaladas, cableadas o por radio
  1   2   3   4   5


La base de datos está protegida por derechos de autor ©bazica.org 2016
enviar mensaje

    Página principal