Tema: Wi-Fi & Wimax.
Wireless: Es un
término que significa “SIN CABLES”, y que designa a todos aquellos aparatos que
en su funcionamiento no requieren la conexión física entre el y otro para su
intercomunicación.
Arquitecturas de redes Wi-Fi.
En un
principio, la redes sin hilos fueron concebidas para la creación de redes de área
local de empresa. La arquitectura de esta es pues bastante sencilla.
Elementos de una red Wi-Fi.
Los
elementos que forman la red Wi-Fi son:
Punto de acceso AP: Es el
dispositivo que gestiona la información trasmitida y la hace llegar al destino.
Antena: Las antenas son el elemento
que envían al aire señales en formas de ondas electromagnéticas que contienen
información en el dispositivo de destino; y a la vez captan de aire las señales
de las cuales se extraerá la información que llega a otro dispositivo.
Dispositivo externo Wi-Fi: La tarjeta
Wi-Fi es una tarjeta de red de area local CHAL la cual cumple certificación
Wi-Fi y permite tanto conexión de un terminar de usuario a una red. Estos
dispositivos externo pueden conectarse a ranura PCI o PCMCIA o en puertos USB.
Concepto.
Wi-Fi (Wireless Fidelity): Es una de las tecnologías
de comunicación inalámbricas (sin cables – Wireless) mas extendidas. También se
conoce como WLAN o como IEEE 802.11.
Es la tecnología
de acceso directo inalámbrico comúnmente
denominada Wíreless Fidelity (en adelante
“Wi-Fi”) se aplica a las redes de ordenadores
o terminales de datos conectados mediante ondas de radio basada en el
estándar 802.11 de la a la g) del instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos
(en adelante “IEEE”), con un funcionamiento parecido al de los teléfonos móviles,
que permiten una conexión inalámbrica entre distintos equipos en un radio geográfico restringido determinado por una estación
base. Si hasta ahora los ordenadores se conectaban mediante cables, con las topologías
inalámbricas se conectan con pequeñas tarjeta de red y antenas que eliminan los
cables. Las tecnologías inalámbricas Wi-Fi permite conexiones entre las propias
terminales para la transmisión de datos a alta velocidad y, asimismo permite
conexiones a Internet de banda ancha a gran velocidad, hasta 54Mbps, muy
superiores a las conexiones habituales.
La tecnología Wi-Fi se utiliza en aquellas bandas del espectro radioeléctrico que permiten un uso común del mismo., AL
considerarse de uso común, o de uso libre, para el uso de esta banda de
frecuencias en cuestión, es necesario tener una autorización especifica de la
agencia estatal de radiocomunicaciones (en adelante “AER”) o de SETSI el la
actualidad hasta que la AER
no encuentre en funcionamiento.
Según la comisión europea, las redes radioeléctricas de área local (en
adelante “R-LAN”), conectadas a través de tecnología Wi-fi son un medio innovador de suministro de acceso inalámbrico de banda
ancha a Internet (y otros servicios) y a redes intranet de las empresas, no solo para uso
privados, sino también para el publico general, disponibles en distintos “hotspots”
tales como aeropuertos, puntos marítimos, estaciones, campus universitarios, cafés
y otros. Los estados miembros de la
UE deben permitir el suministro de acceso publico R-LAN a las
redes y servicios públicos de comunicaciones electrónicas en las bandas
disponibles de 2.4 GHz y 5 GHz (bandas que utilizan las tecnologías Wi-Fi). En
la medida de lo posible y sin condiciones especiales y solo sujetos a
autorización general para la presentación de servicios de comunicaciones electrónicas.
Los estándares
La
creación de los estándares que han dado lugar al Wi-Fi es una tarea llevada a
cabo por la Internacional
Electrical
El IEEE
dispone de una extensa familia de estándares correspondientes a las redes de área
local, 802. Dentro de esta familia se encuentran iniciativas bien diferentes,
separadas esencial mente por el alcance que se pretende obtener. Así la sub. Familia
802.15.4 mas conocida como ZigBee, esta dedicada a la estandarización de
protocolos orientados a redes de sensores, donde el trabajo consumo y alta
variabilidad de las topologías que son
fundamentales.
Limitaciones tecnológicas de la familia 802.11: Independientemente
de la banda de frecuencias que trabajan, todos los estándares de la familia
802.11 comparten algunas limitaciones que es conveniente conocer antes de tomas
una decisión sobre las coberturas, alcances o velocidades que pueden alcanzar.
Estas
limitaciones son cincos:
Alcance: Aunque
comercialmente se habla típicamente de un alcance de hasta 100 metro , este dato
depende, en primer lugar, de la ubicación y de la presencia de obstáculos en el camino entre el punto de acceso y el Terminal, y en segundo lugar, las
conexiones tecnológicas de las interferencias. Así en espacio abierto con buenas condiciones meteorológicas y
antenas exteriores de los terminales, este alcance puede ser bastante superior.
Sin embargo en el interior de un edificio, donde las paredes representan un obstáculo
muy importante, la distancia será noblemente inferior, así mismo si hay otras
redes de Wi-Fi próximas, o sencillamente otras fuentes de interferencias es también
mucho probable que las distancias disminuyan.
Anchura de banda: Nominalmente,
los diferentes estándares pueden alcanzar, físicamente (es decir el canal aéreo,
desconectando cualquier ineficiencia que puedan introducir los protocolos
superiores), las velocidades mencionadas en la mesa, presenta a el apartado
anterior. Ahora bien la causa del efecto
de los protocolos necesarios para
trasportar la información del usuario sobre el canal aéreo, la velocidad útil
es mucho menor. Además en función de las condiciones del entorno, y por lo
tanto de la calidad de cada comunicación entre un terminal y el punto de acceso
la anchura de lado de esta comunicación se adapta, con el fin de utilizar
codificaciones más robustas antes interferencias y/o errores. Es por eso que a
veces nos encontramos con una conexión con el punto de acceso de 11Mbps, y
Otros en 5Mbps, en 2Mbps, o incluso en 1Mbps.
Calidad de servicios: No todo el
tráfico tiene la misma importancia desde el punto de vista de cada usuario. Así,
se puede considerar que una llamada de VolP tendría que tener prioridad sobre
una transferencia de ficheros. Los protocolos mas extendidos de Wi-Fi,
como ahora b y gr, no incluyen ningún mecanismo para priorizar un tipo de
tráfico sobre uno otro, lo cual resulta muy perjudicial cuando se mezclan
flujos de tráfico con requerimientos muy diferentes, como voz y datos. La
consecuencia es que Wi-Fi es poco adecuado para transportar
tráfico exigente en términos de calidad, como VolP, no tanto para que no
funcione
adecuadamente,
como
porque
no se puede garantizar cuándo y en qué condiciones funcionará. El 802.11e, como
se vea después, introduce mejoras en este aspecto.
Seguridad: En un principio, las redes
Wi-Fi no presentaban mecanismos de seguridad muy sofisticados, ya que el
énfasis se puso en cómo transmitir datos sobre el aire, que eran un desafió
tecnológico más urgente. Con el éxito de esta tecnología, sin embargo, y la
publicación de las debilidades de los mecanismos de seguridad originales, se
hizo necesario introducir mejoras en este aspecto. De hecho, la falta de seguridad
de éstas redes, a pesar de que muy exagerada en la mente de la opinión
pública, es uno de los grandes detractores. Como veamos, el 802.11i
resuelve la mayoría de las debilidades originales, hasta el punto de hacerlas
comparables en seguridad en las redes fijas.
Movilidad:
Popularmente, se considera que las redes Wi-Fi son móviles, ya que no hay que
conectarse desde una ubicación fija para acceder a los servicios que nos
ofrece, y además se puede ir caminando y navegando por Internet o leyendo el
correo electrónico al mismo tiempo. Estrictamente hablando, esto se considera
itinerancia, y no movilidad. De hecho, no es posible utilizar una red Wi-Fi
desde un vehículo en movimiento a velocidad normal, por razones físicas
asociadas a la velocidad. Además, incluso cuando nos movemos a baja velocidad
(caminando), a causa del escaso alcance de cobertura de un punto de acceso, la
cual cosa implica “saltar” del uno al otro. También en este aspecto el estándar
presenta deficiencias que pueden hacer que perdamos brevemente la conexión e
incluso hayamos de volver a conectarnos manualmente. Para compensar ambas
restricciones, están desarrollando nuevos estándares, y es de esperar que
pronto se dispondrá de productos en/ a el mercado.
A
continuación se expondrán brevemente las características más destacadas de cada
tecnología, con el fin de poder hacer una elección adecuada, en función de cada
necesidad.
Aspectos tecnológicos de 802.11b: Wi-Fi para
las masas: Este estándar
define la creación de redes sin hilos a la frecuencia de 2.4 GHz, con una topología
de modulación que permite alcanzar velocidades de transmisión “en el aire” de
hasta en 11 Mbps, cosa que supone una velocidad efectiva para los usuarios de
aproximadamente 5.5 Mbps. Hasta hace poco era la tecnología más extendida, pero
ahora ha sido sustituida por 802.11g. que ofrece las mismas ventajas (banda de
uso libre, simplicidad de funcionamiento…), pero con una más anchura de lado, y
que, además, es compatible con b, lo cual permite mezclar dispositivos de ambos
tipos en la misma red.
Aspectos tecnológicos de 802.11a: la primera
mejora de velocidad: Este estándar
define la creación de redes sin hilos a la frecuencia de 5 GHz. La información
de un usuario se transmite modulando digitalmente una señal de la banda de 5GHz
con los datos del usuario. La modulación que se utiliza en este estándar
difiere de la del 802.11b, y es especialmente útil en entorno donde pueden
aparecer grandes interferencias, por ejemplo, en transmisiones móviles en
trenes. En cambio, es incompatible con 802.11b, ya que trabaja en otra
frecuencia. El estándar 802.11ª permite alcanzar velocidades de transmisión máximas de
hasta 54Mbps, cosa que supone una velocidad efectiva de aproximadamente 36 Mbps.
Aspectos tecnológicos de 802.11g: el estándar
de hoy en día: Este estándar mejora el 802.11b, ya que trabaja
manualmente a al frecuencia de 2.4, pero varia la modulación (en este caso es idéntica
a la 802.11a) hasta alcanzar igualmente velocidades de transmisión máximas de hasta 54Mbps, cosa
que supone una velocidad efectiva de aproximadamente 36Mbps.
Aspectos Tecnológicos de 802.11i: seguridad en
redes Wi-Fi: Este en uno de los aspectos más importantes para la
popularización definitiva de las redes Wi-Fi. Todas las tecnologías son Vulnerables
a priori por el hecho de utilizar el aire como medio de transmisión (ya que el
principio es un medio accesible a todo el mundo que quiera escuchar nuestras
comunicaciones), por eso hay que imponer estrictas medidas de seguridad a la hora de implementar estas redes.
Los
Subestándares: De Wi-Fi que
actualmente se están explotando en el hábito comercial son:
o
802.11.b:
Pionero en 1999 y actualmente el más
extendido.
Opera en bandas de los 2.4 GHz.
Alcanza una velocidad máxima de los
11 Mbps/seg.
o
802.11.g:
Estrenado en el 2003
Opera en la banda de
los 2.4 GHz.
Alcanza una velocidad máxima de los 54
Mbps/seg.
En temas
generales, los requerimientos de seguridad en una red de comunicaciones son los
siguientes:
Autenticación: La garantía
de que el servicio se ofrece únicamente a los usuarios autorizados y que el
servicio es ofrecido a quien le dice ofrecerlo.
Confidencialidad: La garantía
de que solos los usuarios autorizados pueden acceder al contenido de la
información enviada. Implica la implantación de mecanismos de cifrado de la
información que se trasmite por la red.
Integridad: La garantía
de que la información no pueda ser alterada ni cambiada en el transcurso de su transmisión
por una red.
Disponibilidad: La garantía
de que la información es accesible para los usuarios autorizados de forma sencilla
y en cualquier momento.
En
Particular, la tecnología Wi-Fi Tradicional (es decir, los estándares b, gr, a)
provee actualmente seguridad mediante dos atributos: la confidencialidad y la
autentificación.
Con respecto a la confidencialidad:
WEP:
Es
un sistema de cifrado estándar propuesto por el comité 802.11, que comprime y
cifra los datos que se transmiten a
travez de ondas de radio. Este sistema es vulnerable ya que es sencillo obtener
de manera como han sido cifrados los datos.
Autenticación Abierta: Es el
mecanismo de autenticación por defecto que permite que cualquier dispositivo puede obtener acceso la red y los
datos se trasmiten sin ningún tipo de cifrados.
Autenticación de clavo compartida: Es un
mecanismo de autenticación que utiliza la clave de la red para autenticar al
cliente. El proceso consiste en el envió por parte del punto de acceso de un
texto que posteriormente el cliente cifra con la clave de red y devuelve al
punto de acceso. Si devuelve al punto de acceso satisfactoriamente, se inicia
el mismo proceso de forma inverso, De esta manera se produce una autenticación mutua.
Este sistema es vulnerable ya que es sencillo obtener la clave de cifrado, el
algoritmo no se considera seguro.
Autenticación por dirección MAC: Es un
mecanismo de autenticación basado en lista de control de acceso que contienen
la dirección físicas de los equipos (Direcciones MAC) cada punto de acceso entáblese
las direcciones que son válidas por autenticar un cliente en su red. Este
sistema también es vulnerable ya que es sencillo capturar las direcciones
permitidas por un punto de acceso completo.
WPA:(Wi-Fi protected Access También
conocidos como TKIP) sistema de cifrado creado para eliminar las principales
debilidades de seguridad de las redes sin hilos y de WEP.
Se trata
de un paso intermedio para sistemas que todavía no son totalmente compatibles
con 802.11i ya que se pueden implementar con una sencilla actualización del
software de los productos b y gr hace un proceso de encriptación más fuerte que
WEP pero las claves de cifrado son estáticas, cosa que lo hace todavía vulnerable.
WPA2: Utiliza un nuevo sistema de cifrado, nombrado AES,
considerado el más seguro conocido actualmente en cualquier tipo de red (con o
sin hilos). Además la clave cambia en cada sesión, y es diferente para cada
usuario.
WIMAX:
Fundamentos sobre Wimax: En los últimos
años el incremento de la demanda por acceso de banda ancha móviles a
aplicaciones, servicios multimedia y de Internet a llevado a crear nuevas
tecnologías y arquitectura de redes para llevar mejores servicios al menos
costo posible para operadores y usuario finales uno de esto es WIMAX.
WIMAX son
siglas para World Wide Interoperability
for Microwave Access (Interoperabilidad mundial para acceso por microondas)
Es una norma de transmisión de datos usando ondas de radio. Es una tecnología
dentro de las conocida como últimas tecnologías de última milla, también
conocidas como bucle local que permite la recensión de datos por microondas y retransmisión
por ondas de radio.
Lo
tanto WIMAX es una red inalámbrica de área
metropolitana (WMAN) esto quiere decir que esta basada en el protocolo IEEE
802.16. Ésta es una tecnología que, aunque no nueva, está en desarrollo desde hace aproximadamente diez años.
Cuando se estableció
la IEEE 802.16
Working Group entre los años 1998 y 1999 este grupo fue creado por la comición
de estándares del IEEE (IEEE Standard Board).
Este grupo
estaba enfocado en el desarrollo del sistema banda ancha inalámbrico punto Multi-Punto
que operaba en la banda de los 10 GHz A los 66 GHz. El resultado fue el estándar IEEE
802.16 complementando en diciembre del 2001 el cual estaba basado en una
portadora única en la capa física utilizando multicanalización por división de
tiempo (TDM) en la capa MAC (Media Access Control).
La primera
revisión de este protocolo produjo el
802.16ª que incluía aplicaciones NLOS (Neon – Line Of Sight por sus siglas en inglés) en bandas de 2GHz a 11GHz utilizando una capa física (PHY) basada en
Multicanalización Ortogonal por División de Frecuencia (OFDMA). Futuras revisiones
llevaron el protocolo 802.16-2004 enfocando a las aplicaciones fijas. En
diciembre del 2005 el grupo completo aprobó la enmienda IEEE 802.16e-2005
para formal la base del WIMAX Movil.
WIMAX es
el tipo de red inalámbrica que permite
una gran lista de características que ofrecen muchísima flexibilidad en término
de desplegue y servicios potenciales, de acuerdo con (1) entre las principales
se encuentran:
Capa física basada en ODFM: La capa
fisica (PHY) de WIMAX está basada en
multiplexado por división ortogonal de frecuencia (ODFM) que permite que WIMAX
opere en modo NLOS, además de que ofrece buena resistencia a múltiples
trayectorias.
Tasa de transmisión pico de datos muy alta: WIMAX es
capaz de soportar una taza de datos muy alta. La tasa pico en la PHY puede ser de hasta 74Mbps
cuando se trabaja en un experto de 20MHz. Típicamente, utilizando un espectro
de 10MHz usando un esquema TDD (Time-División Duplexing) con un radio de 3:1
para tiempo de bajada/tempo de subida, la tasa pico en la PHY está cerca de los 25Mbps
para tiempo de subida y los 6.7Mbps para los tiempo de bajada.
Ancho de banda escalable y soporte de taza de
datos: WIMAX tiene una arquitectura escalable de capa física que
permite que la tasa de datos aumente fácilmente cuando hay un canal de ancho de
banda disponible. Esta escalabilidad está apoyada en el modo OFDMA donde el
tamaño de la FFT
(Trasformada rápida de Fourier) puede escalarse
basado en el canal disponible.
Modulación y codificación adoptiva (AMC): WIMAX
soporta un número de esquema de modulación y corrección de errores (FEC,
Forward Error Connection) y permite que este esquema sea cambiado en una base
por usuario o por frame, dependiendo de las condiciones del canal.
Retransmisión en la capa de enlace: Para
conexiones que requieren una seguridad mejorada, WIMAX soporta automatic repeat
request (ARQ) en la capa de enlace de datos.
Soporte para FDD Y TDD: IEEE
802.16-2006 y IEEE 802.16e-2005 soportan tanto Deplexado por división de
frecuencia (FDD) como por división de tiempo (TDD), así como half-duplex FDD
(HD FDD), que permite implementación de sistema de bajo costo.
Soporte para técnicas avadadas de antenas: La solución
de WIMAX tiene un numero de ganchos construidos dentro del diseño de la capa
fisica, esto permite el uso de técnicas múltiples de antena, tales como forma
de haz, codificación de espacio-tiempo multiplexado espacial. Sirven para
mejorar la capacidad del sistema en general y la eficiencia espectral.
Soporte de Qos: La capa de
MAC de WIMAX tiene una arquitectura
orientada a conexión que esta diseñada para soportar una variedad de aplicaciones,
incluyendo servicios de voz y multimedia. Este sistema ofrece soporte para
servicios de bit constante (CBR), tasa de bit variable (VBR), flujo de tráfico en tiempo real no real. WIMAX
MAC está diseñada para soportar un gran número de usuario, con múltiples
conexiones por terminar.
Seguridad robusta: WIMAX
soporta un encriptado fuerte utilizando un estándar avanzado de encriptación
(AES), tiene una privacidad robusta y protocolo de manejo de llaves. El sistema
también ofrece una arquitectura de autenticación muy flexible basado en el
protocolo extensible de autenticación (EAP), que permite una variedad de
credenciales de usuario, incluyendo, nombre de usuarios y
contraseñas digitales, certificados digitales y tarjetas inteligentes.
Arquitectura basada en IP: El foro
WIMAX ha definido una arquitectura de referencia de red que está basada en la
plataforma all-IP (Todo IP). Los servicios end-to-end son entregados sobre una arquitectura IP que
cuenta con protocolos basado en IP para el trasporte end-to-end Qos, gestión de sesión, seguridad y
movilidad. Esta base sobre IP permite a WIMAX declinar los costos de procesamientos de IP, y facilita la
convergencia con otras redes y explota el desarrollo de aplicaciones que existe
para IP.
Aparte de
estas ventajas siempre existen problemas por resolver. Uno de los principales
problemas que se tiene y es común en redes inalámbricas es el medio de transmisión.
Cuando se trata ce comunicaciones alámbricas,
como es el caso alambre de cobre o fibra óptica, estos son los que guían la
señal desde el transmisor hasta el receptor, pero en el caso de comunicaciones inalámbricas,
la transmisión se basa en mecanismos complejos para la transmisión de ondas de
radios.
Capa física de WIMAX: Como ya se
mencionó anteriormente la capa física de
WIMAX está basada en OFDM, este esquema de transmisión que permite la transferencia
de datos, videos y multimedia a alta velocidad y es utilizada en varios
sistemas de banda anchas como lo son DSL, Wi-Fi etc.
Es un
esquema eficiente para la transmisión de tasas de datos muy altas en un
ambiente NLOS o un radio múltiples de trayectorias.
Bases de OFDM: OFDM ésta
parte de lo que se conoce multicarrier modulation, que esta
basada en la idea de dividir una secuencia de una alta tasa de transmisión de
bits y modular cada frecuencia en diferentes portadoras.
Este
esquema permite reducir o eliminar la interferencia entre símbolos (ISI) al
hacer el tiempo de símbolo lo suficiente grande para los retrasos incluido en
el canal sena una fracción insignificante de la duración del símbolo.
Parámetros de OFDM en WIMAX: WIMAX utiliza una base
de 256-FFT en la capa fisica, usa 192
subportadoras para trasportar la información, de las cuales 8 son utilizadas
como subportadoras piloto para la estimación del canal y propósitos de sincronización,
mientras que el resto de las subportadoras son usadas como banda de guarda.
Dado que el tamaño de FFT es fijo, el espacio entre subportadoras varían en
ancho de banda del canal.
Cuando se
utilizan anchos de bandas más grandes, el espacio entre subportadoras,
incrementa y el tiempo de símbolos disminuye. Que este tiempo disminuya
significa que una fracción más grande necesita ser asignada como tiempo de
guarda para superar la extensión del retraso.
Etapas funcionales en la capa fisica (PHY) de
WIMAX: La capa física de WIMAX tiene varias etapas funcionales, no
solo limita a la OFDM.
Densidad: Por densidad entendemos el
uso de varios receptores o técnicas de recepción y señales para aumentar la relación
señal a ruido y tratar los problemas de pérdidas provocados por rebotes de
señal asociado a entorno multiproyecto. Las técnicas de diversidad proporcionan
dos ventajas principales:
o
La primera es la fiabilidad, ya que la solución óptima para entorno con canales multitrayecto, al tratar los efectos de los
nulos que aparecen por la refecciones. Así diversos estudios afirman que se
producen ganancias de diversidad del
orden de 10db.
o
La segunda es la potencia media de señal recibida
aumenta, con lo cual se produce una mejora respecto a los sistemas que no
implementan este mecanismo
En general se habla de tres tipos de diversidad: La
especial (basada en la utilización de múltiples antenas), la paralización
(donde las antenas trabajan con polarizaciones) y, por ultimo, la de patrón o Angulo
(basada en el uso beamforming que vimos anteriormente).
http://www.dip-badajoz.es/agenda/tablon/jornadaWIFI/doc/tecnologias_wifi_wmax.pdf
http://www.coactivate.org/projects/guifibages/seguretat/wifi2.pdf
http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/11677/fichero/Volumen+1%252F3.-WiMAX.pdf
Bien...
ResponderBorrarexcelente
ResponderBorrarMuy bueno solo te faltó el video..
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