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IEEE 802.11

INTRODUCCION Wi-Fi es un conjunto de estándares para redes inalámbricas (wireless) basado en las especificaciones IEEE 802.11. Se creó para ser utilizada en redes locales inalámbricas, pero es frecuente que en la actualidad también se utilice para acceder a Internet. Es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares IEEE 802.11x.

INTRODUCCION Una red inalámbrica es un sistema capaz de conectar equipos terminales a la red de datos sin necesidad de utilizar cables de comunicación para ello. Es una red en la cual los medios de comunicación entre sus componentes son ondas electromagnéticas. Existen varias tecnologías de transmisión inalámbrica pero la más conocida es la publicada bajo el estándar 802.11, que ha variado a lo largo del tiempo, ya que en el mundo tecnológico, se han producido varios cambios o actualizaciones.

BANDAS ISM / UNII La mayoría de los dispositivos inalámbricos comerciales (teléfonos móviles, televisión, radio, etc.) usan frecuencias de radio adjudicadas mediante una licencia. Las grandes organizaciones pagan elevados cánones por el derecho de utilizar esas frecuencias. WiFi utiliza porciones del espectro que no requieren licencia. ‣ Las bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical) permiten el uso de las porciones 2.4-2.5 GHz, 5.8 GHz, y muchas otras frecuencias (no utilizadas en WiFi). ‣ Las bandas UNII (Unlicensed National Information Infrastructure ) permiten el uso sin licencia de otras porciones del espectro de 5 GHz

HISTORIA Y EVOLUCIÓN •

IEEE 802.11: El estándar original de este protocolo data de 1997, tenía velocidades de 1 hasta 2 Mbps y trabajaba en la banda de frecuencia de 2,4 GHz En la actualidad no se fabrican productos sobre este estándar. El término IEEE 802.11 se utiliza también para referirse a este protocolo al que ahora se conoce como "802.11legacy.“

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IEEE 802.11b: Siguiente modificación aparecida en 1999, esta especificación tenía velocidades de 5 hasta 11 Mbps, también trabajaba en la frecuencia de 2,4 GHz.

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IEEE 802.11a: Se realizó una especificación sobre una frecuencia de 5 Ghz que alcanzaba los 54 Mbps, pero resultaba incompatible con los productos de la b y por motivos técnicos casi no se desarrollaron productos.

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802.11c: Combinación del 802.11 y el 802.11d; este estándar no ofrece ningún interés para el público general. Es solamente una versión modificada del estándar 802.1d que permite combinar el 802.11d con dispositivos compatibles 802.11 (en el nivel de enlace de datos).

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802.11d: El estándar 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.

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802.11e: El estándar 802.11e está destinado a mejorar la calidad del servicio en el nivel de la capa de enlace de datos. El objetivo del estándar es definir los requisitos de diferentes paquetes en cuanto al ancho de banda y al retardo de transmisión para permitir mejores transmisiones de audio y vídeo.

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802.11f: El 802.11f es una recomendación para proveedores de puntos de que permite que los productos sean más compatibles. Utiliza el protocolo IAPP que le permite a un itinerante cambiarse claramente de un punto de a otro mientras está en movimiento sin importar qué marcas de puntos de se usan en la infraestructura de la red. También se conoce a esta propiedad simplemente como itinerancia.

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802.11g: Publicado en el 2003, este estándar ofrece un ancho de banda elevado (con un rendimiento total máximo de 54 Mbps pero de 30 Mbps en la práctica) en el rango de frecuencia de 2,4 GHz. El estándar 802.11g es compatible con el estándar anterior, el 802.11b, lo que significa que los dispositivos que iten el estándar 802.11g también pueden funcionar con el 802.11b.

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802.11h: El estándar 802.11h tiene por objeto unir el estándar 802.11 con el estándar europeo (HiperLAN 2) y cumplir con las regulaciones europeas relacionadas con el uso de las frecuencias y el rendimiento energético.

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802.11i: El estándar 802.11i está destinado a mejorar la seguridad en la transferencia de datos (al istrar y distribuir claves, y al implementar el cifrado y la autenticación). Este estándar se basa en el AES (estándar de cifrado avanzado) y puede cifrar transmisiones que se ejecutan en las tecnologías 802.11a, 802.11b y 802.11g.

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802.11Ir: El estándar 802.11Ir se elaboró para que pueda usar señales infrarrojas. Este estándar se ha vuelto tecnológicamente obsoleto.

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802.11j: El estándar 802.11j es para la regulación japonesa lo que el 802.11h es para la regulación europea.

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 600 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 cerca de 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 Multiple Input – Multiple Output, que permite utilizar varios canales a la vez para enviar y recibir datos gracias a la incorporación de varias antenas. 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 802.11h).

PROTOCOLOS USADOS EN WIFI •

EAP: La forma en que opera el protocolo EAP se basa en el uso de un controlador de llamado autenticador, que le otorga o deniega a un el a la red. El servidor de autenticación (a veces llamado NAS, que significa Servicio de autenticación de red o Servicio de a la red) puede aprobar la identidad del transmitida por el controlador de la red y otorgarle según sus credenciales. Además, este tipo de servidor puede almacenar y hacer un seguimiento de la información relacionada con los s.

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WAP: es una versión "liviana" del protocolo 802.11i que depende de protocolos de autenticación y de un algoritmo de cifrado cerrado: TKIP (Protocolo de integridad de clave temporal) El TKIP genera claves aleatorias y, para lograr mayor seguridad, puede alterar varias veces por segundo una clave de cifrado. El funcionamiento de WPA se basa en la implementación de un servidor de autenticación (en general un servidor RADIUS) que identifica a los s en una red y establece sus privilegios de .

PROTOCOLOS USADOS EN WIFI •

CSMA/CA: El método de a la red del estándar 802.11 se basa en el protocolo CSMA/CA, que consiste en esperar hasta que la red este libre antes de transmitir las tramas de datos. Una vez que se establece la conexión, una estación se debe vincular a un punto de para poder enviarle paquetes.

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WiFi ofrece una conexión local. No provee la funcionalidad de enrutamiento (encaminamiento, ruteo), la cual es suministrada por los protocolos de las capas superiores. Las redes complejas usan algún tipo de protocolo de enrutamiento para retransmitir el tráfico entre nodos. WiFi provee únicamente un enlace local (entre nodos de la misma subred), hasta el nivel dos de la pila de protocolos T/IP.

MODULACION EN 802.11 •

OFDM (Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal):

Es un método de modulación donde el espectro asociado a cada dato es una pequeña porción del ancho de banda total, el cual se divide en N subcanales. Cada subcanal se modula con un símbolo y se multiplexa en frecuencia. A fin de evitar un gran número de moduladores y filtros en el transmisor, así mismo como filtros complementarios y demoduladores en el receptor, se utiliza modernas técnicas de procesamiento digital de señales tal como la transformada rápida de Fourier. Para generar OFDM se deben tener en cuenta varios parámetros como son: el número de subportadoras, el esquema de modulación y el intervalo de guarda a utilizar. En OFDM las subportadoras usadas para transmitir son escogidas de modo que sean ortogonales entre sí (desfase de 90º entre señales de la misma frecuencia). Esto tiene una ventaja para realizar la modulación, que puede ser realizado por una simple Transformada Inversa de Fourier Discreta (IDFT) el cual puede ser implementado muy eficientemente mediante una Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) en concordancia con el receptor solo se necesita una FFT para invertir esta operación, de acuerdo a la Transformada de Fourier la forma del pulso rectangular guiara a los espectros de las subportadoras del tipo sin (x)/x.

MODULACION EN 802.11 •

MIMO-OFDM:

Es una tecnología desarrollado por Iospan Gíreles, que usa múltiples antenas para transmitir y recibir las señales de radio. MIMO-OFDM permitirá proveer servicios de inalámbrico de banda-ancha que tienen funcionalidad sin línea de vista. Especialmente MIMO-OFDM aprovecha las ventajas de las propiedades de entorno multicamino o multitrayecto usando antenas de estación base que no tienen línea de vista de acuerdo a Iospan. En este entorno, las señales de radio rebotan en los edificios, árboles y otros objetos en el viaje entre las dos antenas. Este efecto rebote produce múltiples ecos o imágenes de la señal. Como resultado la señal original y cada eco llegan a la antena receptora con una pequeña diferencia de tiempo causando los ecos, degradando la calidad de señal. El sistema MIMO usa múltiples antenas para simultáneamente transmitir datos, en pequeños pedazos hacia el receptor, el cual puede procesar el flujo de datos y poderlos reconstruir. Este proceso llamado muiltiplexación espacial, proporcionalmente incrementa la velocidad de transmisión por un factor igual al número de antenas de transmisión. VOFDM (Vector OFDM) usa el concepto de tecnología MIMO que está siendo desarrollado por CISCO. WOFDM (Wideband OFDM) desarrollado por WI-LAN, desarrolla espacios suficiente entre canales que si algún error de frecuencia ocurre entre el transmisor y receptor no tiene efecto en su funcionamiento.

MODULACION EN 802.11

MODULACION EN 802.11 •

Espectro ensanchado por secuencia directa:

También conocido en comunicaciones móviles como DS-CDMA ( múltiple por división de código en secuencia directa), es uno de los métodos de codificación de canal (previa a la modulación) en espectro ensanchado para transmisión de señales digitales sobre ondas radiofónicas que más se utilizan. Tanto DSSS como FHSS están definidos por la IEEE en el estándar 802.11 para redes de área local inalámbricas WLAN. El espectro ensanchado por secuencia directa es una técnica de codificación que utiliza un código de pseudorruido para "modular" digitalmente una portadora, de tal forma que aumente el ancho de banda de la transmisión y reduzca la densidad de potencia espectral (es decir, el nivel de potencia en cualquier frecuencia dada). La señal resultante tiene un espectro muy parecido al del ruido, de tal forma que a todos los radiorreceptores les parecerá ruido menos al que va dirigida la señal.

MODULACION EN 802.11 Espectro ensanchado por secuencia directa: Son dos tipos de tecnologías de espectro ensanchado que emplean las radiofrecuencias. DSSS (Espectro Ensanchado por Secuencia Directa ) En esta técnica se genera un patrón de bits redundante para cada uno de los bits que componen la señal. Cuanto mayor sea este patrón de bits, mayor será la resistencia de la señal a las interferencias. El estándar IEEE 802.11 recomienda un tamaño de 11 bits, pero el optimo es de 100. En recepción es necesario realizar el proceso inverso para obtener la información original. FHSS (Espectro ensanchado por salto de frecuencia) La tecnología de espectro ensanchado por salto en frecuencia (FHSS) consiste en transmitir una parte de la información en una determinada frecuencia durante un intervalo de tiempo llamada dwell time e inferior a 400 ms. Pasado este tiempo se cambia la frecuencia de emisión y se sigue transmitiendo a otra frecuencia. De esta manera cada tramo de información se va transmitiendo en una frecuencia distinta durante un intervalo muy corto de tiempo.

MODULACION EN 802.11

TOPOLOGIA • Modo de infraestructura:

En el modo de infraestructura, cada estación informática (abreviado EST) se conecta a un punto de a través de un enlace inalámbrico. La configuración formada por el punto de y las estaciones ubicadas dentro del área de cobertura se llama conjunto de servicio básico o BSS. Estos forman una célula. Cada BSS se identifica a través de un BSSID (identificador de BSS) que es un identificador de 6 bytes (48 bits). En el modo infraestructura el BSSID corresponde al punto de de la dirección MAC.

TOPOLOGIA •

Modo de infraestructura :

Cuando una estación se une a una célula, envía una solicitud de sondeo a cada canal. Esta solicitud contiene el ESSID que la célula está configurada para usar y también el volumen de tráfico que su adaptador inalámbrico puede itir. Si no se establece ningún ESSID, la estación escucha a la red para encontrar un SSID. Cuando un itinerante va desde un AP a otro mientras se mueve dentro del ESS, el adaptador de la red inalámbrica de su equipo puede cambiarse de punto de , según la calidad de la señal que reciba desde distintos puntos de . Los puntos de se comunican entre sí a través de un sistema de distribución con el fin de intercambiar información sobre las estaciones y, si es necesario, para transmitir datos desde estaciones móviles. Esta característica que permite a las estaciones moverse "de forma transparente" de un punto de al otro se denomina itinerancia.

TOPOLOGIA

TOPOLOGIA • Modo ad hoc: En el modo ad hoc los equipos cliente inalámbricos se conectan entre sí para formar una red punto a punto, es decir, una red en la que cada equipo actúa como cliente y como punto de simultáneamente. La configuración que forman las estaciones se llama conjunto de servicio básico independiente o IBSS. Un IBSS es una red inalámbrica que tiene al menos dos estaciones y no usa ningún punto de . Por eso, el IBSS crea una red temporal que le permite a la gente que esté en la misma sala intercambiar datos. Se identifica a través de un SSID de la misma manera en que lo hace un ESS en el modo infraestructura. A diferencia del modo infraestructura, el modo ad hoc no tiene un sistema de distribución que pueda enviar tramas de datos desde una estación a la otra. Entonces, por definición, un IBSS es una red inalámbrica restringida.

TOPOLOGIA

CANALES LOGICOS •

Los estándares 802.11b y 802.11g utilizan la banda de 2,4GHz. 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 , 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 .

CANALES LOGICOS •

802.11a tiene 12 canales sin solapa, 8 para red inalámbrica y 4 para conexiones punto a punto. 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.

ESTADÍSTICAS DE USO DE WIFI •

El WiFi se ha comenzado a volver más presente en nuestra vida cotidiana. Ahora ya no sólo podemos conectarnos inalámbricamente a Internet desde nuestra casa, escuela o institución de trabajo; sino que ahora en muchas cafeterías, parques, centros comerciales e incluso en las calles de la ciudad existen puntos de WiFi. Con la llegada de los smartphones y tablets al mercado popular, el uso de WiFi se ha vuelto necesario para muchas personas.

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820 millones de s en el mundo, esto representa el 40% de los internautas mundiales que se conectaron a Internet con WiFi en 2013, se conectan a Internet vía Wifi. Se prevé que esta cantidad se multiplique por cuatro, hasta los 3.300 millones en 2017. Se contabilizaron más de 6 millones de hotspots WiFi públicos, que se incrementarán en un 93% hasta superar los12,2 millones en 2017.

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En Colombia el 64% de los de los hogares de ciudades con mas de 200.000 habitantes están conectados a internet y de estos el 46% cuentan con conexión WIFI. Este es un dato arrojado por una encuesta realizada en 2012 por MinTic.