LestecnologiesWi-Fii WiMAX

ÍNDEX

1. INTRODUCCIÓ 3

2. REGULACIÓ DE L’ESPECTRE 7

3. TECNOLOGIA WI-FI 11 3.1 ARQUITECTURA DE XARXES WI-FI ................................................... 13

3.1.1 Elements d’una xarxa Wi-Fi ..................................................... 14

3.1.2 Topologia d’una xarxa Wi-Fi ..................................................... 15

3.2 ESTÀNDARDS WI-FI......................................................................... 16

3.2.1 Limitacions tecnològiques de la família 802.11 ........................ 17

3.2.2 Aspectes tecnològics de 802.11b: Wi-Fi per a les masses .......... 19

3.2.3 Aspectes tecnològics de 802.11a: la primera millora de velocitat ........................................................................... 19

3.2.4 Aspectes tecnològics de 802.11g: l’estàndard de facto avui en dia ............................................................................ 19

3.2.5 Aspectes tecnològics de 802.11n: amplada de banda equivalent a FastEthernet ....................................................... 19

3.2.6 Aspectes tecnològics de 802.11e: qualitat de servei en xarxes Wi-Fi .......................................................................... 20

3.2.7 Aspectes tecnològics de 802.11i: seguretat en xarxes Wi-Fi ....... 20

3.3 ITINERÀNCIA I MOBILITAT ............................................................... 22

3.4 FUTURES EVOLUCIONS DE LA TECNOLOGIA WI-FI ........................... 23

4. TECNOLOGIA WIMAX 25 4.1 ARQUITECTURA DE XARXES WIMAX ................................................. 28

4.1.1 Equipaments WiMAX .............................................................. 28

4.1.2 Topologies de xarxes WiMAX .................................................... 29

4.2 ESTÀNDARDS WIMAX ...................................................................... 29

4.2.1 IEEE 802.16-2004: WiMAX per a xarxes fixes i nòmades amb qualitat de servei i seguretat ............................................ 30

4.2.2 IEEE 802.16e: mobilitat per a WiMAX ..................................... 32

4.3 FUTURES EVOLUCIONS DE LA TECNOLOGIA WIMAX ......................... 33

5. GESTIÓ DE XARXES WI-FI/WIMAX 35 5.1 ESTÀNDARDS D’AUTENTICACIÓ I AUTORITZACIÓ ............................. 38

5.2 PRODUCTES D’AUTENTICACIÓ I AUTORITZACIÓ ............................... 38

5.3 CONTRACTACIÓ I FACTURACIÓ ........................................................ 38

5.4 GESTIÓ DE FALLIDES I PRESTACIONS .............................................. 39

6. CONCLUSIONS 41

Edita: LOCALRET

Disseny gràfic: Insòlit

Impressió: Gràfiques Cuscó

D.L.: XXXXXXXXXXXX

Amb la col·laboració del Grup de recerca de tecnologies i estratègies de les telecomunicacions de la Universitat Pompeu Fabra

Desembre de 2008

Introducció

- 5 -

· 1. IN

TRO

DU

CC

IÓ ·

En els últims anys, les telecomunicacions han experimentat un gran avenç impulsades, entre d’altres, per l’evolució de les comunicacions via ràdio. Tecnologies com GSM, DECT, LMDS, UMTS han generat grans expectatives de nous serveis entre la població.

Actualment, l’expansió de la tecnologia Wi-Fi, acrònim de Wireless Fidelity (fiabilitat sense fils), s’està produint amb força mundialment. La causa rau en el fet que la tecnolo-gia Wi-Fi possibilita l’accés mòbil de banda ampla a Internet a un cost molt assequible. Posteriorment ha aparegut la tecnologia WiMAX, acrònim de Worldwide Interoperability for Microwave Access (interoperabilitat a nivell mundial pels accessos de microones) que també ha suposat un avenç important pel que fa al panorama de les tecnologies sense fils. WiMAX pot treballar segons diferents configuracions, i oferir enllaços punt a punt de banda ampla com una alternativa a solucions de cable o DSL.

L’objecte d’aquest document és presentar de forma clara i entenedora en què consistei-xen el Wi-Fi i el WiMAX, quins serveis poden aportar, quina és la situació actual, tant des del punt de vista tècnic, com des del punt de vista de desplegament, quines experièn-cies hi ha d’àmbit nacional i internacional, i finalment quina seria la metodologia òptima per a la implantació d’una xarxa basada en solucions Wi-Fi o WiMAX en un municipi.

Regulacióde l’espectre

- 9 -

· 2. R

EG

ULA

CIÓ

DE

L’ES

PE

CTR

E ·

Les bandes de freqüència utilitzades majoritàriament per les xarxes sense fils i espe-cialment pels equips Wi-Fi són les de 2,4 i 5 GHz, que estan classificades com a ús comú compartit. La caracterització com a ús comú permet que diversos operadors o usuaris puguin utilitzar de forma simultània aquestes freqüències, d’acord amb unes normes establertes per la regulació per mitigar les possibles interferències entre emissions. Per a l’operació en aquestes bandes dins de les limitacions establertes en la legislació espanyola, no s’exigeix disposar de llicència d’ús de l’espectre, a diferència d’altres bandes freqüencials.

En tot cas, el fet que no sigui necessari disposar de llicència per operar no implica que la utilització d’aquesta banda no estigui subjecta a condicions específiques. Hi ha límits sobre la potència que es pot radiar i els protocols de comunicacions que es poden utilit-zar a fi de garantir l’ús comú d’aquestes freqüències de l’espectre radioelèctric.

La majoria d’aquestes condicions d’utilització emanen de la regulació que fixa el Ministeri d’Indústria per a l’ús del domini públic radioelèctric. El Quadre Nacional d’Atribució de Freqüència (CNAF) recull les condicions d’utilització de l’espectre a l’Estat espanyol pel que fa a atribució d’ús per a les freqüències, les potències d’emissió i els protocols que cal utilitzar en cada banda.

La limitació de potències màximes d’emissió està orientada a buscar un equilibri entre la cobertura dels punts d’accés i les possibles interferències entre emissors. En el cas de les bandes d’ús comú de l’espectre, la regulació limita la potència màxima que es pot utilitzar en aquesta banda a 100 mW (20 dBm) de potència isòtropa radiada equivalent (PIRE)1 en la majoria dels països i així es recull en el cas espanyol a la nota UN-85 del CNAF actualment vigent. Aquesta potència és diversos ordres de magnitud inferior a les limitacions que s’estableixen per a usos privatius, fet que es deu a la necessitat que es puguin reutilitzar freqüències en ubicacions properes entre si.

Pel que fa a l’ús de Wi-Fi en la banda de 5 GHz, les potències permeses en aquestes bandes varien en cada país, fins i tot dintre de la Comunitat Europea i són dependents de diversos factors, com l’ús en interiors, exteriors o la implantació de mecanismes de control de potències.

En el cas espanyol, les condicions d’ús compartit de la banda de 5 GHz es concreta en la nota UN-128 del CNAF. La PIRE màxima està restringida a 200 mW entre els 5,15 i 5,360 GHz i a 1 W en la banda compresa entre els 5,470 i 5,725 GHz, sempre que s’utilitzin tècniques de control de potència, suportades pels punts d’accés que es comercialitzen habitualment. L’ús de la banda entre 5,15 GHz i 5,25 GHz està reduït a instal·lacions inte-riors. A la figura següent es resumeixen les bandes de freqüència i potències màximes permeses per a cada banda de l’espectre utilitzat en Wi-Fi.

1 La PIRE inclou tant la potència d’emissió com el guany de l’antena utilitzada (en termes logarítmics, PIRE= Potència Radiada + Guany) i la regulació estableix les limitacions de potència en la direcció de màxima radiació, per la qual cosa en la pràctica no és possible augmentar l’abast de l’emissió utilitzant antenes de més guany respectant la legislació.

- 10 -

· 2

. R

EG

ULA

CIÓ

DE

L’E

SP

EC

TRE ·

TecnologiaWi-Fi

Figura 2-1: Condicions d’utilització de l’espectre per Wi-Fi

Pel fet de ser una banda d’ús comú, la banda de freqüència de 2,4 GHz és compartida per les xarxes Wi-Fi i per altres tecnologies (Bluetooth2, Home RF3, forns microones,...) cosa que incrementa la possibilitat de congestió en aquesta banda. Per aquest motiu es va decidir utilitzar també la banda dels 5 GHz per aplicacions de xarxes Wi-Fi. D’alguna manera es pot dir que la banda de 2,4GHz és d’ús comú per a propòsit general i la de 5Ghz d’ús comú més orientada estrictament a xarxes. La importància d’aquesta diferen-ciació és cabdal ja que una gran quantitat d’elements de diferents xarxes que operen en una mateixa freqüència comporta una caiguda important del rendiment d’aquests.

Els estàndards no estableixen limitació en el nombre d’usuaris simultanis connectats a un punt d’accés, però les proves efectuades pels fabricants dels equips han mostrat que a partir d’aproximadament 200 usuaris connectats el rendiment del sistema baixa notablement a causa de les limitacions de l’electrònica dels equips. Val a dir que aquesta xifra depèn molt del comportament dels usuaris; és a dir, del tipus de trànsit que gene-ren, de les aplicacions que facin servir, etc.

En qualsevol cas, la conclusió és que dimensionant el nombre de punts d’accés en una xarxa el que cal garantir és no només la cobertura radioelèctrica del territori (a través de les antenes connectades al punt d’accés) sinó la capacitat, és a dir, el nombre d’usu-aris simultanis connectats que es preveuen, ja que com més usuaris connectats més disminueix la velocitat efectiva de transmissió de cadascun.

2 Bluetooth és una tecnologia que possibilita la connexió sense fils de curt abast de veu i dades entre PC, portàtils, agendes electròniques, telèfons mòbils, impressores, escàners, càmeres digitals i altres dispositius domèstics, a la freqüència d’ús comú de 2,4 GHz.

3 Home RF és una tecnologia per a la interconnexió sense fils de PC, perifèrics, telèfons mòbils, i altres aparells de consum, a la freqüència d’ús comú de 2,4 GHz.

Pire Màxima permesa (mW)

1000 mW (1 W)

500 mW

200 mW

100 mW

2,400 2,487 5,150 5,360 5,470 5,725Freqüència (GHz)

802.11b/g 802.11a 802.11a

Sense aplicartècniques de controlde potència

Aplicant tècniques decontrol de potència

Us restringit ainteriors

- 13 -

· 3. TE

CN

OLO

GIA

WI-FI ·

Una xarxa Wi-Fi és una xarxa de comunicacions de dades i, per tant, permet connec-tar servidors, PC, impressores, etc., amb la particularitat d’assolir-ho sense necessitat de cablatge.

De manera purista val a dir que l’acrònim Wi-Fi s’utilitza per identificar els produc-tes que incorporen qualsevol variant de la tecnologia sense fils dels estàndards IEEE 802.11, que permeten la creació de xarxes d’àrea local sense fils conegudes com WLAN4, i que són plenament compatibles amb els de qualsevol altre fabricant que empri aquests estàndards.

Les característiques generals de funcionament d’una xarxa Wi-Fi són les mateixes que les d’una xarxa amb cablatge. La particularitat és que el Wi-Fi empra l’aire com a mitjà de transmissió.

Els components bàsics d’una xarxa Wi-Fi són:

El punt d’accés (AP): • és la unió entre les xarxes amb cablatge i la xarxa Wi-Fi, o entre diverses zones cobertes per xarxes Wi-Fi, que actua llavors com a repetidor del senyal entre aquestes zones (cel·les).

Una o més antenes connectades al punt d’accés. •

Un terminal Wi-Fi. • Aquest pot tenir forma de dispositiu extern Wi-Fi, que s’instal·la al PC de l’usuari, o bé pot trobar-s’hi ja integrat, com succeeix habitualment amb els ordinadors portàtils. Addicionalment es poden trobar altres terminals amb capacitat de comunicació, com ara agendes electròniques (PDA) i telèfons mòbils, que disposen d’accessoris (interns o externs) per connectar-se a xarxes Wi-Fi.

A continuació es presenten alguns dels aspectes més rellevants per analitzar les xarxes Wi-Fi: l’abast i el rendiment, la qualitat de servei, la seguretat, la mobilitat i l’estat de l’es-tandardització de cara a millores futures.

3.1 Arquitectura de xarxes Wi-Fi

En un principi, les xarxes sense fils van ser concebudes per a la creació de xarxes d’àrea local d’empresa. L’arquitectura d’aquestes és, doncs, força senzilla. Amb el temps, però, el seu ús ha evolucionat cap a xarxes d’àrea estesa, principalment en nuclis urbans. Això és degut al fet que l’arquitectura, tot i ser senzilla, és molt fàcilment escalable.

4 Wireless Local Area Network, o xarxa d’àrea local sense fils.

- 14 - - 15 -

· 3. TE

CN

OLO

GIA

WI-FI ··

3.

TEC

NO

LOG

IA W

I-FI ·

3.1.2 Topologia d’una xarxa Wi-Fi

En les xarxes Wi-Fi podem trobar dos tipus de topologies:

Xarxes sense infraestructura. • Les xarxes Wi-Fi sense infraestructura no necessiten un sistema fix que n’interconnecti alguns elements de l’arquitectura. Són xarxes que no han tingut un important èxit comercial. Els exemples més habituals que podem trobar són les xarxes ad hoc, (o Peer-to-Peer) i les xarxes mallades o MESH, en anglès. Les primeres consisteixen en un grup de terminals que es comuniquen cadascun directament amb els altres a través dels senyals de ràdio sense utilitzar cap punt d’accés. Els terminals d’aquesta xarxa Wi-Fi que vulguin comunicar-se entre si han d’utilitzar el mateix canal ràdio i configurar un identificador específic de Wi-Fi (anomenat ESSI) en mode ad hoc. Les configuracions ad hoc són comunicacions de tipus punt a punt. Un exemple de xarxa ad hoc seria la comunicació directa entre dos ordinadors mitjançant senyals de ràdio.

Figura 3-2: Xarxa sense infraestructura (ad hoc)

En canvi, les xarxes tipus MESH utilitzen punts d’accés que treballen amb diferents canals de freqüència. Per una banda, ofereixen cobertura als terminals portàtils, i per l’altra, es comuniquen entre si formant una xarxa mallada que els permet cobrir grans superfícies sense necessitat d’un cablejat previ.

Figura 3-3: Xarxa sense infraestructura (ad hoc)

Accés directe entre dispositius

InternetPunt

d’accés

Puntd’accés

Puntd’accés

Ordinador de màamb targeta Wi-fiintegrada

Ordinadorde mà ambtargeta Wi-fi

integrada

Ordinador de sobretaulaamb targeta Wi-fi inserida,connector pigtail i antena

exterior directiva

Ordinador portàtilamb targeta Wi-fi

inserida

Ordinador de màamb targeta Wi-fi

integrada

Ordinador portàtilamb targeta Wi-fi

inserida

Punt d’accés ambantena exterior

tipus panell

Antena exteriord’usuari amb

connector pigtail

PCI Card

Targeta de xarxa pera ordinador de sobretaula

amb sortida a antena

PCMCIACard

Targeta PCMCIA pera ordinador portàtil

amb antena integrada

3.1.1 Elements d’una xarxa Wi-Fi

Els elements que formen una xarxa Wi-Fi són els següents:

Punt d’accés (AP): • És el dispositiu que gestiona la informació transmesa i la fa arribar a destí. Així mateix, proporciona la unió entre la xarxa Wi-Fi i la xarxa fixa.

Antena: • Les antenes són els elements que envien a l’aire senyals en forma d’ones electromagnètiques que contenen la informació dirigida al dispositiu de destí; i a la vegada, capten de l’aire els senyals dels quals se n’extraurà la informació que arriba d’un altre dispositiu.

Cada tipus d’antena té unes propietats geomètriques que fan que dirigeixi l’energia electromagnètica en unes certes direccions de l’espai. Les antenes omnidireccionals emeten en totes direccions mentre que les antenes sectorials o d’altres de més direccionals encara, com les antenes parabòliques, redueixen progressivament el sector angular cap al qual emeten. Concentrant l’energia enviada (o captada), es poden obtenir comunicacions entre antenes a més distància. Una antena omnidireccional, en canvi, ofereix una superfície de cobertura més estesa.

Determinar el tipus i nombre d’antenes que cal emprar per donar cobertura a una àrea és una tasca que cal dur a terme per a cada situació concreta en la definició del projecte, en funció de la morfologia dels territoris i de les ciutats i de la freqüència del senyal per emetre.

Dispositiu extern Wi-Fi: • La targeta Wi-Fi és una targeta de xarxa d’àrea local (XAL) que compleix la certificació Wi-Fi i permet per tant la connexió d’un terminal d’usuari a una xarxa 802.11. Hi ha targetes diferents per a cada subestàndard (a, b o g), però també n’hi ha de mixtes. Aquests dispositius externs poden connectar-se a ranures PCI o PCMCIA o a ports USB.

Les principals diferències entre aquest tipus de targetes i una targeta Ethernet convencional són el xifrat de dades, l’identificador de xarxa Wi-Fi (ESSID), el canal i l’ajustament de velocitat.

Antena d’usuari i connector • pigtail: L’antena d’usuari proporciona la cobertura necessària a un usuari per a l’accés a la xarxa Wi-Fi. El connector pigtail és un tipus de cable que connecta i adapta la targeta Wi-Fi i l’antena de l’usuari. Cal dir que el pigtail no és un element estàndard, depèn del fabricant de la targeta. En certs casos la targeta Wi-Fi porta integrada l’antena d’usuari, com és el cas de les targetes per portàtils, PDA, etc. Si és així, aleshores no és necessària una altra antena externa.

A la Figura 3-1 es mostren els elements esmentats de l’arquitectura d’una xarxa Wi-Fi.

Figura 3-1: Elements d’una xarxa Wi-Fi

- 16 - - 17 -

· 3. TE

CN

OLO

GIA

WI-FI ··

3.

TEC

NO

LOG

IA W

I-FI ·

Per al cas concret de les xarxes sense fils d’abast reduït, amb cobertures de menys de 100 metres i capacitats d’uns pocs Mbps (és a dir, per al nínxol entre WiMAX i ZigBee o Bluetooth), es va crear la subfamília d’estàndards anomenada 802.11, popularment coneguda com a Wi-Fi.

Les xarxes Wi-Fi compleixen els estàndards genèrics aplicables a les XAL5 cablejades (Ethernet o equivalents) però necessiten una normativa específica addicional que defi-neixi l’ús dels recursos radioelèctrics i la manera o l’ordre en què cada un dels disposi-tius en xarxa envia la informació als altres.

Els estàndards de l’IEEE no es configuren mai de manera tancada, és a dir que es van millo-rant mentre és possible, per això al llarg del temps van apareixent nous sub estàndards que implementen millores o variants sobre algun aspecte. La nomenclatura que se segueix en aquests casos consisteix a anar afegint lletres minúscules darrera el número 802.11, que és el de l’estàndard principal.

Quant a velocitat de transmissió de dades i de banda freqüencial d’ús, que de fet són els dos paràmetres principals del sistema, s’han definit fins ara els subestàndards següents:

EstàndardVElocitat màxima*

Banda frEqüEncial caractErístiquEs

802.11 2 Mbps. 2,4 GHz. Estàndard inicial, ja en desús.

802.11b 11 Mbps. 2,4 GHz. Estàndard amb gran expansió inicial, de només 11Mbps.

802.11g 54 Mbps. 2,4 GHz .

Estàndard comercialitzat en la majoria de xarxes actuals. Velocitats des de 54 fins a 2 Mbps. Compatible amb 802.11b, de només 11Mbps.

802.11a 54 Mbps. 5,0 GHz.

Solució similar a 802.11g però que treballa a freqüència superior (5GHz). Pensada per interiors amb molta densitat de trànsit. Actualment en comercialització.

802.11e 54 Mbps. 2,4 GHz.

Preveu aspectes de diferenciació de trànsit sobre els estàndards 802.11 en general, i permet dotar de priorització, i millor qualitat a alguns serveis.

802.11i -- -- Dota de millores en aspectes de seguretat a la resta d’estàndards 802.11.

802.11n 100 Mbps. 2,4 i 5 GHz.Darrera solució proposada, que incrementa la velocitat fins a 100Mbps per equiparar-se a les solucions Ethernet cablejades.

3.2.1 Limitacions tecnològiques de la família 802.11

Independentment de la banda de freqüència en què treballen, tots els estàndards de la subfamília 802.11 comparteixen algunes limitacions que és convenient conèixer abans de prendre una decisió sobre cobertures, abast o velocitats que es poden assolir.

5 Xarxa d’àrea local o Local Area Network, en anglès.

* La velocitat efectiva de transmissió és inferior a la màxima perquè part de la informació transmesa (capçaleres, codificació, xifrat...) és específica del mitjà ràdio, i per tant, no forma part de la capacitat útil per a l’usuari.

Xarxa en mode infraestructura. • Una xarxa en mode infraestructura treballa utilitzant punts d’accés. Presenta una eficiència superior a la xarxa ad hoc, ja que aquest mode gestiona i transporta cada paquet d’informació al seu destí, millorant la velocitat del conjunt. En aquest mode de funcionament, la targeta de xarxa es configura automàticament per utilitzar el mateix canal ràdio que utilitza el punt d’accés més proper de la xarxa. En una xarxa en mode infraestructura, els punts d’accés poden treballar com a interconnexió entre dues xarxes. En aquesta topologia s’hi trobarien dues possibilitats: la primera consisteix que el punt d’accés actuï com a interconnexió entre la xarxa Wi-Fi i una altra xarxa sobre cables, com ara una xarxa d’àrea local, un accés ADSL, etc. El segon escenari consisteix que el punt d’accés actuï com a interconnexió entre dos punts d’accés que donen accés Wi-Fi a usuaris ubicats en zones diferents.

Un exemple de xarxa en mode infraestructura seria una xarxa municipal que cobrís el nucli urbà per donar connexió a la Intranet de l’ajuntament.

Figura 3-4: Xarxa en mode infraestructura

3.2 Estàndards Wi-Fi

La creació dels estàndards que han donat lloc al Wi-Fi és una tasca duta a terme per l’International Electrical and Electronic Engineers (Associació Internacional d’Enginyers Electrònics i de Telecomunicacions), conegut per les sigles IEEE. Aquest organisme és una associació professional que s’encarrega de la publicació d’articles, realització de conferències i redacció d’estàndards, com ara el molt popular Ethernet.

L’IEEE disposa d’una extensa família d’estàndards corresponents a les xarxes d’àrea local, la 802. Dintre d’aquesta família es troben iniciatives ben diferents, separades es-sencialment per l’abast que es pretén obtenir. Així, la subfamília 802.15.4, més coneguda com a ZigBee, està dedicada a l’estandardització de protocols orientats a xarxes de sen-sors, on el baix consum i l’alta variabilitat de la topologia són fonamentals. El Bluetooth (802.15.1), per contra, està orientat a les xarxes personals, on els diferents accessoris que un individu pot portar a sobre o en el seu entorn immediat (pocs metres) s’han d’interconnectar. Alguns exemples són el telèfon mòbil amb l’equip de so del cotxe, o el mòbil amb el micròfon sense fils. D’altra banda, el 802.16, més conegut com a WiMAX, busca donar un abast de fins a la vintena de quilòmetres, amb capacitats de centenars de Mbps. Lògicament, la complexitat, cost i consum del sistema són molt superiors als casos anteriors.

Punt d’accés

Accés i comunicació bidireccionalcoordinat pel punt d’accés

Ordinador de màamb targeta Wi-fi

integrada

Ordinador de sobretaulaamb targeta Wi-fi inserida,connector pigtail i antena

exterior directiva

Ordinador portàtilamb targeta Wi-fi

inserida

- 18 - - 19 -

· 3. TE

CN

OLO

GIA

WI-FI ··

3.

TEC

NO

LOG

IA W

I-FI ·

3.2.2 Aspectes tecnològics de 802.11b: Wi-Fi per a les masses

Aquest estàndard defineix la creació de xarxes sense fils a la freqüència de 2.4 GHz, amb una tipologia de modulació que permet assolir velocitats de transmissió “a l’aire” de fins a 11 Mbps, cosa que suposa una velocitat efectiva per als usuaris d’aproximadament 5.5 Mbps. Fins fa poc era la tecnologia més estesa, però ara ha estat substituïda per 802.11g, que ofereix els mateixos avantatges (banda d’ús lliure, simplicitat de funcionament...), però amb més amplada de banda, i que ,a més, és compatible amb b, la qual cosa permet barrejar dispositius d’ambdós tipus en la mateixa xarxa.

3.2.3 Aspectes tecnològics de 802.11a: la primera millora de velocitat

Aquest estàndard defineix la creació de xarxes sense fils a la freqüència de 5 GHz.

La informació d’un usuari es transmet modulant digitalment un senyal de la banda de 5 GHz amb les dades de l’usuari. La modulació que s’utilitza en aquest estàndard difereix de la del 802.11b, i és especialment útil en entorns on poden aparèixer grans interferènci-es, per exemple, en transmissions mòbils a trens. En canvi, és incompatible amb 802.11b, ja que treballa en una altra freqüència.

L’estàndard 802.11a permet assolir velocitats de transmissió màximes de fins a 54 Mbps, cosa que suposa una velocitat efectiva d’aproximadament 36 Mbps.

3.2.4 Aspectes tecnològics de 802.11g: l’estàndard de avui en dia

Aquest estàndard millora el 802.11b, ja que treballa igualment a la freqüència de 2.4 GHz, però varia la modulació (en aquest cas és idèntica a la de 802.11a) fins a assolir igualment velocitats de transmissió màximes de fins a 54 Mbps, cosa que suposa una velocitat efectiva d’aproximadament 36 Mbps. La seva capacitat de treballar conjunta-ment amb l’equipament 802.11b el fa doblement interessant, perquè permet mantenir l’equipament anterior i migrar lentament al nou estàndard.

3.2.5 Aspectes tecnològics de 802.11n: amplada de banda equivalent a

L’objectiu del nou estàndard 802.11n és millorar encara més l’abast i sobretot l’amplada de banda de les xarxes Wi-Fi, de manera que sigui comparable a les xarxes d’àrea local fixes. Com avui en dia això és sinònim d’Ethernet, la velocitat que es pretenia assolir com a mínim eren 100 Mbps. S’ha de dir que aquest estàndard encara es troba en procés de finalització, i per tant, tot i que ja se’n coneixen les característiques principals, encara hi ha espai per a modificacions. És per això que no es poden donar dades definitives sobre velocitat que, en tot cas, amb certesa, es mouran al voltant dels 100 Mbps.

La solució emprada en 802.11n consisteix a reduir les ineficiències, però sobretot a apro-fitar el que en principi és un gran desavantatge dels sistemes sense fils: les interferències provocades per les reflexions del senyal en parets, edificis, etc., que fan que arribin diverses còpies del mateix senyal lleugerament distorsionades i retardades al receptor. La gran innovació del 802.11n és l’ús de més d’una antena en cada punt d’accés i en cada terminal, de manera que es puguin aprofitar els “rebots” i combinar-los per obtenir un senyal millor. Al mateix temps, es pot enviar més d’un senyal a la vegada (diverses ante-nes). Combinant ambdós efectes, s’aconsegueix una transmissió més eficaç i més robus-ta, i en definitiva, més amplada de banda per a l’usuari. Aquesta tècnica s’anomena MIMO (Multiple-Input, Multiple-Output).

Aquestes limitacions són cinc:

Abast: • Tot i que comercialment es parla típicament d’un abast de fins a 100 metres, aquesta dada depèn, en primer lloc, de la ubicació i de la presència d’obstacles en el camí entre el punt d’accés i el terminal, i en segon lloc, de les condicions meteorològiques i de les interferències. Així, en espai obert, amb bones condicions meteorològiques i antenes exteriors dels terminals, aquest abast pot ser bastant superior. Tanmateix, en l’interior d’un edifici, on les parets representen un obstacle molt important, la distància serà notablement inferior. Així mateix, si hi ha altres xarxes Wi-Fi properes, o senzillament altres fonts d’interferències, és també molt probable que les distàncies disminueixin.

Amplada de banda: • Nominalment, els diferents estàndards poden assolir, física-ment (és a dir, en el canal aeri, descomptant qualsevol ineficiència que puguin in-troduir els protocols superiors), les velocitats esmentades en la taula presentada a l’apartat anterior. Ara bé, a causa de l’efecte dels protocols necessaris per transpor-tar la informació d’usuari sobre el canal aeri, la velocitat útil és molt menor. A més, en funció de les condicions de l’entorn i, per tant, de la qualitat de cada comunica-ció entre un terminal i el punt d’accés, l’amplada de banda d’aquesta comunicació s’adapta, per tal de fer servir codificacions més robustes davant d’ interferències i/o errors. És per això que a vegades ens trobem amb una connexió amb el punt d’accés d’11 Mbps, altres a 5 Mbps, a 2 Mbps o, fins i tot, a 1 Mbps.

Qualitat de servei: • No tot el trànsit té la mateixa importància des del punt de vista de cada usuari. Així, es pot considerar que una trucada de VoIP hauria de tenir prioritat sobre una transferència de fitxers. Els protocols més estesos de Wi-Fi, com ara b i g, no inclouen cap mecanisme per prioritzar un tipus de trànsit sobre un altre, la qual cosa resulta molt perjudicial quan es barregen fluxos de trànsit amb requeriments molt diferents, com ara veu i dades. La conseqüència és que Wi-Fi és poc adient per transportar trànsit exigent en termes de qualitat, com ara VoIP, no tant perquè no funcioni adequadament, com perquè no es pot garantir quan i en quines condicions funcionarà. El 802.11e, com es veurà després, introdueix millores en aquest aspecte.

Seguretat: • En un principi, les xarxes Wi-Fi no presentaven mecanismes de seguretat gaire sofisticats, ja que l’èmfasi es va posar en com transmetre dades sobre l’aire, que era un desafiament tecnològic més urgent. Amb l’èxit d’aquesta tecnologia, però, i la publicació de les febleses dels mecanismes de seguretat originals, es va fer neces-sari introduir millores en aquest aspecte. De fet, la manca de seguretat d’aquestes xarxes, tot i que molt exagerada en la ment de l’opinió pública, és un dels seus grans detractors. Com veurem, el 802.11i resol la majoria de les febleses originals, fins al punt de fer-les comparables en seguretat a les xarxes fixes.

Mobilitat: • Popularment, es considera que les xarxes Wi-Fi són mòbils, ja que no cal connectar-se des d’una ubicació fixa per accedir als serveis que ens ofereix, i a més es pot anar caminant i navegant per Internet o llegint el correu electrònic al mateix temps. Estrictament parlant, això es considera itinerància, i no mobilitat. De fet, no és possible fer servir una xarxa Wi-Fi des d’un vehicle en moviment a velocitat normal, per raons físiques associades a la velocitat. A més, fins i tot quan ens movem a baixa velocitat (caminant), a causa de l’escàs abast de cobertura d’un punt d’accés, ràpidament hem d’establir connexió amb un altre punt d’accés, la qual cosa implica “saltar” de l’un a l’altre. També en aquest aspecte l’estàndard presenta deficiències que poden fer que perdem breument la connexió i fins i tot haguem de tornar a connectar-nos manualment. Per compensar ambdues restriccions, s’estan desenvolupant nous estàndards , i és d’esperar que aviat es disposarà de productes al mercat.

A continuació s’exposaran breument les característiques més destacades de cada tecno-logia, per tal de poder fer una tria adient, en funció de cada necessitat.

- 20 - - 21 -

· 3. TE

CN

OLO

GIA

WI-FI ··

3.

TEC

NO

LOG

IA W

I-FI ·

Pel que fa a la confidencialitat:

WEP • 6: és un sistema de xifrat estàndard proposat pel comitè 802.11, que comprimeix i xifra les dades que es transmeten a través de les ones de ràdio. Aquest sistema és vulnerable, ja que és senzill obtenir la manera com han estat xifrades les dades. La clau és fixa (no canvia mai) i és la mateixa per a tots els usuaris d’una xarxa. WEP és suportat per la majoria de fabricants de productes Wi-Fi.

Pel que fa a l’autenticació:

Autenticació oberta: • És el mecanisme d’autenticació per defecte que permet que qualsevol dispositiu pugui obtenir accés a la xarxa i les dades es transmeten sense cap tipus de xifrat.

Autenticació de clau compartida: • És un mecanisme d’autenticació que utilitza la clau WEP de la xarxa per autenticar el client. El procés consisteix en l’enviament per part del punt d’accés d’un text que posteriorment el client xifra amb la clau de xarxa i el retorna al punt d’accés. Si aquest procés es resol satisfactòriament, s’inicia el mateix procés en sentit invers. D’aquesta manera es produeix una autenticació mútua. Aquest sistema és vulnerable, ja que és senzill obtenir la clau de xifratge, l’algoritme no es considera segur.

Autenticació per adreça MAC: • És un mecanisme d’autenticació basat en llistes de control d’accés que contenen les adreces físiques dels equips (adreces MAC7). Cada punt d’accés estableix les adreces que són vàlides per autenticar un client a la seva xarxa. Aquest sistema també és vulnerable ja que és senzill capturar les adreces permeses per un punt d’accés concret.

Pel que fa als mecanismes d’autenticació, dues són les millores principals: en primer lloc, la inclusió d’un servidor d’autenticació extern. Avui dia RADIUS (Remote Access Dial-In User Service) és l’estàndard en xarxes fixes, i 802.11i preveu la interconnexió d’un servi-dor d’aquest tipus. En segon lloc, la introducció d’un mecanisme més segur d’autenticació sobre el canal aeri, basada en claus més segures i que canvien periòdicament. El proble-ma rau en com obtenir la primera clau.

A banda d’això, durant el procés d’autenticació, els interlocutors intercanvien tota la in-formació sobre les claus que faran servir per al xifratge (i que seran diferents de les fe-tes servir per l’autenticació) i els algoritmes de xifratge triats. Aquesta informació viatja, lògicament, encriptada sobre el canal.

Pel que fa als mecanismes de xifratge, les millores proposades són:

WPA • (Wi-Fi Protected Access, també conegut com TKIP): Sistema de xifrat creat per eliminar les principals debilitats de seguretat de les xarxes sense fils i de WEP. Es tracta d’un pas intermedi per a sistemes que encara no són totalment compatibles amb 802.11i, ja que es pot implementar amb una senzilla actualització del programari dels productes b i g. Fa un procés d’encriptació més forta que WEP, però les claus de xifrat són estàtiques, cosa que el fa encara vulnerable.

WPA2: • Empra un nou sistema de xifratge, anomenat AES, considerat el més segur conegut actualment en qualsevol tipus de xarxa (amb o sense fils). A més, la clau canvia en cada sessió, i és diferent per a cada usuari.

6 Wired Equivalent Privacy.

7 L’adreça MAC és una codi de 48 bits únic per a cada equip amb connectivitat a la xarxa. Cada fabricant d’equips té assignat un segment d’adreces i és responsabilitat del fabricant assignar una adreça diferent a cada equip.

Es preveu que aquest estàndard aviat sortirà al mercat, ara bé, ja es poden trobar al mercat productes preestàndard d’alguns fabricants. Bàsicament, aquests productes són versions propietàries que implementen la tècnica MIMO, però que no necessàriament seran compatibles amb el futur estàndard. A més, lògicament són en moltes ocasions in-compatibles entre si, ja que cada desplegament es lliga a un únic fabricant. També hi ha problemes de compatibilitat amb els productes b i g (fins i tot del mateix fabricant), amb els quals el 802.11n hauria de ser compatible.

No cal confondre aquests productes anteriors al 802.11n amb altres solucions, també pro-pietàries de cada fabricant, que ofereixen velocitats similars basades en modificacions de 802.11g. Normalment tenen l’apel·latiu “Turbo-g” o similar. La manera d’aconseguir les amplades de banda anunciades (típicament 108 Mbps) és ajuntant dos canals g “nor-mals” per a una única comunicació. Evidentment, si bé la velocitat és el doble, la capacitat total de la cel·la es redueix a la meitat.

3.2.6 Aspectes tecnològics de 802.11e: qualitat de servei en xarxes Wi-Fi

Com s’ha indicat , un dels grans problemes de les xarxes Wi-Fi és que no proveeixen cap mecanisme per donar prioritat a certs tipus de trànsit sobre d’altres (qualitat de servei). Això és especialment greu si es barregen veu i dades en la mateixa xarxa sense fils. El nou estàndard 802.11e dóna resposta a aquest problema.

Cal avaluar quina necessitat real, per a un ús concret, tenim de mecanismes d’aquest estil. És clar que són convenients en el cas de voler donar VoIP de bona qualitat, tot i que hi ha desplegaments amb tecnologia 802.11g que ofereixen el servei senzillament dimensionant la xarxa perquè hi hagi capacitat excedent a bastament, i per tant, no hi hagi mai “embussos”. En la majoria d’escenaris, però, la necessitat de QoS és més difícil de justificar.

3.2.7 Aspectes tecnològics de 802.11i: seguretat en xarxes Wi-Fi

Aquest és un dels aspectes més importants per a la popularització definitiva de les xarxes Wi-Fi. Totes les tecnologies ràdio són vulnerables a priori pel fet d’utilitzar l’aire com a mitjà de transmissió (ja que en principi és un mitjà accessible a tothom, que vulgui es-coltar les nostres comunicacions), per això cal imposar estrictes mesures de seguretat a l’hora d’implementar aquestes xarxes.

En termes generals, els requeriments de seguretat en una xarxa de comunicacions són els següents :

Autenticació: • La garantia que el servei s’ofereix únicament als usuaris autoritzats i que el servei és ofert per qui diu oferir-lo.

Confidencialitat: • La garantia que només els usuaris autoritzats poden accedir al contingut de la informació tramesa. Implica la implantació de mecanismes de xifrat de la informació que es transmet per la xarxa.

Integritat: • La garantia que la informació no pugui ser alterada ni canviada en el decurs de la seva transmissió per una xarxa.

Disponibilitat: • La garantia que la informació és accessible per als usuaris autoritzats de forma senzilla i en qualsevol moment.

En particular, la tecnologia Wi-Fi tradicional (és a dir, els estàndards b, g i a) proveeix actualment seguretat mitjançant dos atributs: la confidencialitat i l’autenticació.

- 22 - - 23 -

· 3. TE

CN

OLO

GIA

WI-FI ··

3.

TEC

NO

LOG

IA W

I-FI ·

El problema més greu que encara es manté, tot i les millores esmentades, és com acon-seguir la primera clau, anomenada clau mestra, que es farà servir per a l’autenticació inicial, i que permetrà aconseguir totes les claus subsegüents. L’estàndard aconsella fer servir IPSec, però això només trasllada el problema un pas més lluny, ja que la mateixa pregunta es pot fer per a la connexió inicial IPSec. En qualsevol cas, la introducció d’un mecanisme de gestió de claus, que permet actualitzar-les per a cada sessió mitjançant el servidor extern (típicament RADIUS), és un gran pas endavant.

El 802.11i es pot considerar el pas que duu les xarxes sense fils al mateix estàndard de seguretat que les xarxes fixes. Com a seguit de mecanismes transversals a la tecnologia de transport utilitzades, no es trobaran productes al mercat sota aquesta denominació. El que passarà és que els productes d’altres estàndards, com ara 802.11n o 802.11g, in-corporaran els mecanismes del 802.11i, i en seran compatibles.

Com a última reflexió, però, val a dir que sempre hi ha la possibilitat d’incorporar mesu-res de seguretat en xarxes Wi-Fi a nivell d’aplicació. És a dir, sempre és possible emprar programari especialitzat que xifri les dades de l’usuari i que les transmeti a través d’una connexió segura, com per exemple usant xarxes privades virtuals (VPN), o les possi-bilitats dels navegadors actuals (SSL, HTTPS). És per això que si bé les xarxes Wi-Fi no es consideraven segures en els inicis, és just dir que hi havien mecanismes de més alt nivell per compensar aquestes deficiències, de la mateixa manera que es feien servir en xarxes fixes.

3.3 Itinerància i mobilitat

Una de les utilitats més interessants de la tecnologia sense fils és la possibilitat de can-viar de xarxa sense necessitat de modificar la configuració del sistema, és a dir, oferir itinerància (roaming) entre els diferents punts d’accés. Aquesta característica permet que l’usuari pugui moure’s pel territori sense haver de fer cap modificació en el seu PC de la mateixa manera que en l’entorn de la telefonia mòbil, és a dir que no es perd la cobertura i que es permet la mobilitat entre diferents illes Wi-Fi.

Per tal que la xarxa permeti itinerància s’han de configurar els punts d’accés perquè tre-ballin en diferents canals de freqüència, de manera que no es produeixin problemes de funcionament en aquelles zones en què s’encavalquin les cobertures de diferents punts d’accés, i l’usuari “salti” de manera transparent d’un a l’altre.

Per a la interconnexió de punts d’accés de diferents fabricants creant una única xar-xa per la qual els usuaris puguin moure’s lliurement, s’ha aprovat recentment l’estàn-dard 802.11f que, entre d’altres aspectes, defineix el registre d’un punt d’accés dins d’una xarxa i l’intercanvi d’informació amb el altres punts d’accés per permetre la fun-cionalitat esmentada.

Tot i així, el problema més greu de la itinerància entre illes Wi-Fi de diferents propietaris deriva de la falta d’estàndards (de jure o de facto) sobre intercanvi d’informació d’auten-ticació. En les xarxes de telefonia mòbil, per exemple, s’han establert mecanismes per a l’intercanvi d’informació sobre l’estat del contracte i del crèdit d’un usuari que vol con-nectar-se des de la xarxa d’un competidor (a l’estranger, per exemple). En les xarxes Wi-Fi, aquests acords, a hores d’ara, es fan d’una manera més ad hoc, la qual cosa dificulta en certa manera la itinerància internacional. Tanmateix, els operadors més grans d’illes Wi-Fi han arribat a acords d’itinerància d’àmbit, fins i tot, mundial.

La mobilitat pura, és a dir, el fet de poder mantenir una comunicació en moviment sense interrupcions a velocitats elevades, és encara un objectiu llunyà de la subfamília 802.11. Actualment, un nou estàndard està en preparació, el 802.11p, que s’ocuparà precisament de les comunicacions en vehicles.

3.4 Futures evolucions de la tecnologia Wi-Fi

Els resultats més immediats, des del punt de vista de l’usuari, seran sens dubte l’aparició de productes que implementen l’estàndard 802.11e i que, per tant, donen la possibilitat de proveir de qualitat de servei a certs tipus de trànsit, especialment la VoIP. Això podria convertir la VoIP en una alternativa viable per donar cobertura a entorns rurals o de di-fícil accés sense necessitat de desplegar infraestructura fixa. Evidentment, només com a solució en l’accés més immediat a l’usuari, ja que el Wi-Fi no està pensat com a xarxa de transport, tot i que hi ha iniciatives que han aconseguit desplegaments de gran abast mitjançant aquesta tecnologia.

El següent pas en aquesta evolució serà la finalització de l’estàndard 802.11n, i l’aparició de productes que l’implementen. Si assoleixen el rendiment que tothom espera, aquests productes posaran alhora les xarxes d’àrea local basades en tecnologia sense fils i les més tradicionals basades en FastEthernet, i obriran la porta a desplegaments alternatius, completament desproveïts de cablatge, en entorns d’oficines i altres xarxes corporatives de petita dimensió.

Més a llarg termini es troben els treballs, que tot just comencen, per assolir la mobili-tat en vehicles (802.11p), mecanismes més ràpids (i estandarditzats) d’itinerància entre punts d’accés (802.11r) i per simplificar la interoperació de xarxes Wi-Fi amb altres tec-nologies (802.11u). Aquest darrer estàndard és particularment important per a escena-ris on es vulguin combinar xarxes Wi-Fi amb xarxes de telefonia mòbil, saltant de l’una a l’altra sense haver de tallar la comunicació. Altres iniciatives destacades són les de millorar els mecanismes de gestió de les xarxes Wi-Fi (802.11v) i simplificar la creació de xarxes mallades (mesh networks), en les quals els nodes actuen de repetidors els uns dels altres, i simplifiquen el desplegament de xarxes d’abast important i amb redundàn-cia sense necessitat de punts d’accés addicionals (802.11s).

TecnologiaWiMAX

- 27 -

· 4. TE

CN

OLO

GIA

WIM

AX ·

La tecnologia estandarditzada per l’IEEE sota l’apel·latiu 802.16, comunament coneguda com a WiMAX, és considerada el germà gran del Wi-Fi. Això respon al fet que el WiMAX promet més abast, més amplada de banda i més potència que el Wi-Fi, acompanyades de més funcionalitat en termes, especialment, de qualitat de servei i seguretat. Tanmateix, la publicitat que ha envoltat WiMAX ha creat unes expectatives que la tecnologia no pot acomplir, com s’explicarà a continuació. Tot plegat ofereix un panorama similar al que va envoltar l’aparició de l’UMTS fa uns anys, amb la diferència que els inversors no són tan proclius a comprometre grans quantitats de diners abans d’haver comprovat les autènti-ques possibilitats d’aquesta nova tecnologia.

La primera diferència important entre el Wi-Fi i el WiMAX radica en els diferents àmbits d’aplicació per als quals van ser dissenyades. El Wi-Fi va sorgir com una tecnologia per cobrir els últims metres de l’accés i permetre a l’usuari deslliurar-se de la tirania dels fils en entorns d’oficina o a la llar. La funcionalitat desitjada era una amplada de banda comparable a la de les connexions de banda ampla fixes disponibles (és a dir, uns pocs Mbps) i un servei best-effort (sense garanties de qualitat), igual que les ubiqües xarxes Ethernet d’àrea local a les quals complementava. Així mateix i com a conseqüència de l’ús al que estava destinada la tecnologia, preferentment van sorgir productes per funcio-nar en la banda no regulada de freqüència entorn als 2,4 GHz, tot i que també hi ha la possibilitat de fer servir la banda dels 5 GHz.

El WiMAX, per contra, va ser dissenyat com a alternativa per a dues grans aplicacions, totes dues pròpies d’operadors de telecomunicacions, i no d’usuaris finals. D’una banda, el WiMAX està destinat a ser l’evolució de l’LMDS i l’MMDS per a la implementació de ra-dioenllaços punt a punt. De l’altra, el WiMAX és una tecnologia adient per donar un servei d’accés fix; és a dir, pot fer-se servir com a competidor o substitut de la xarxa d’accés fixa (DSL i cable) en determinats entorns, especialment en entorns rurals, on el desplegament de solucions de cable és molt costós i els radioenllaços punt a multipunt es presenten com a una alternativa flexible i més barata. Lògicament, si les aplicacions estan orientades a operadors de telecomunicacions, no té sentit fer servir bandes de freqüències no regu-lades i per tant susceptibles d’interferències. És també per això que l’estàndard inclou mecanismes de seguretat i QoS, ja que aquests són requisits obligatoris per a un servei que vol ser de categoria comercial.

Atesa la seva orientació com a servei de distribució i de backhaul, l’abast era un paràme-tre important per al WiMAX. Originalment, es van fer servir freqüències elevades, que permetien cobertures de desenes de quilòmetres (10-66 GHz). El preu que cal pagar és que aquestes freqüències necessiten una visió directa entre l’emissor i el(s) receptor(s), així com equipaments més grans i pesats, adients per a ubicacions fixes, però no per ser transportats en laptops o PDA.

El WiMAX, per la seva banda, va introduir millores per al suport de la mobilitat (i no no-més de la itinerància), a velocitats de fins a 120 km/h. També va introduir la possibilitat de complementar les xarxes mallades (mesh) i va millorar-ne l’ús en interiors d’edificis. En definitiva, evolucions que van permetre al WiMAX promocionar-se també com a alternativa a les xarxes mòbils convencionals en termes d’ubiqüitat, abast i funcionalitat, com ara les xarxes de telefonia mòbil 2G i 3G. Això comporta, però, un desplaçament cap a bandes de freqüències més baixes (2-11 GHz), que si bé permeten les transmissions sense visió

- 28 - - 29 -

· 4. TE

CN

OLO

GIA

WIM

AX ··

4.

TEC

NO

LOG

IA W

IMA

X ·

4.1.2 Topologies de xarxes WiMAX

Les topologies pròpies d’una xarxa WiMAX poden ser:

De distribució: • anàleg a les xarxes d’infraestructura Wi-Fi. L’estació base ocupa el rol del punt d’accés i centralitza l’accés dels usuaris distribuïts per la cel·la a la xarxa fixa i a la sortida cap a Internet. A més, s’ocupa de gestionar el canal i distribuir-ne els recursos en funció de les necessitats de qualitat de cada usuari.

Mallades: • anàleg a les xarxes ad hoc, permeten la comunicació directament entre estacions mòbils sense necessitat de passar per una estació base. La gestió dels recursos és llavors distribuïda. Un inconvenient d’aquesta darrera característica és que, per raons de compatibilitat en els sistemes de gestió, sovint tots els equips han de ser del mateix fabricant.

4.2 Estàndards WiMAX

Com que el WiMAX és un estàndard més recent que el Wi-Fi, el nombre i la complexitat dels estàndards que el componen és molt menor que en el cas precedent. Bàsicament, actualment només hi ha dos estàndards a tenir en compte: l’IEEE 802.16-2004 i l’IEEE 802.16e-2005.

Originalment, l’estàndard 802.16 es va finalitzar l’any 2001 i comprenia les funcionalitats bàsiques del WiMAX. Treballava en la banda dels 10 als 66 GHz, que exigia visibilitat directa per a la comunicació. Amb canals molt amples (fins a 28 MHz) i modulacions eficients, l’estàndard permetia capacitats teòriques de fins a 134 Mbps. L’any 2003 es va publicar un estàndard complementari, el 802.16a, que bàsicament estenia l’estàndard original per a bandes de freqüències més baixes, que permetien la comunicació sense visibilitat directa, millorava la cobertura dintre d’edificis i permetia establir xarxes on els mateixos terminals WiMAX actuen com a repetidors (mesh networks). L’estàndard 802.16d, més conegut com a 802.16-2004, unificava ambdós estàndards en un de sol, i a més, incorporava algunes correccions sobre els estàndards originals. Aquest és l’es-tàndard de referència actualment, i per al qual estan començant a aparèixer els primers equips. Amb posterioritat es va dissenyar l’estàndard 802.16e, que incloïa suport per a la mobilitat amb velocitats de fins a 120 km/h, així com suport per a la itinerància , en la banda de freqüències més inferior de les emprades per WiMAX. Aquest estàndard ha passat a ser conegut com a 802.16e-2005.

EstàndardBanda

frEqüEncial caBdal Binari màxim (tEÒric)

amplE dE Banda pEr

canal

radi dE la cEl·la

(rEal)

suport a la

moBilitat

nEcEssita VisiBilitat

dirEcta

802.16 10-66 GHz. 134 Mbps. 20, 25 o 28 MHz. < 6 km. No Sí

802.16a 2-11 GHz. 100 Mbps.Configurable entre 1.25 i 20 MHz.

< 20 km. No No

802.16d (802.16-2004)

2-66 GHz. 134 Mbps.Configurable entre 1.25 i 20 MHz.

< 20 km. No Depèn

802.16e-2005 54 Mbps. 35 Mbps.Configurable entre 1.25 i 20 MHz.

< 5 km.Fins a 120 km/h.

No

directa entre transmissor i receptor i una millor penetració en edificis, així com equips més petits i lleugers, a canvi redueixen l’abast màxim de la comunicació. A més, durant el procés d’estandardització i, atès el gran nombre de configuracions possibles en WiMAX, es van definir una sèrie de perfils, de modes de funcionament, que els fabricants haurien de suportar obligatòriament, i deixar la resta de configuracions possibles com a optatives. D’aquesta manera es garantia la interoperabilitat entre productes de diferents fabricants. En canvi, i en part també per restriccions regulatòries, els valors d’aquestes configuracions estan allunyats dels màxims teòrics de cobertura i amplada de banda publicitats pels fabri-cants, la qual cosa deixa les possibilitats reals dels equips WiMAX que arriben al mercat en un rang molt més modest en tots els àmbits del que inicialment es va pensar.

En definitiva i a mode de resum, el WiMAX pretén establir-se en tres mercats diferents:

Substitut d’LMDS i MMDS per a l’establiment de radioenllaços punt a punt de mitjà •abast i capacitat.

Competidor de les xarxes d’accés fixes (Cablemodem, ADSL), especialment en •entorns rurals.

Alternativa per a l’establiment de xarxes cel·lulars multimèdia, comparables a les •dels operadors d’UMTS.

4.1 Arquitectura de xarxes WiMAX

Les xarxes WiMAX, amb aplicacions més professionals que les xarxes Wi-Fi, tenen una arquitectura i uns dissenys més habituals de les operadores de telecomunicacions que no pas de xarxes locals interiors. Tot i això, aquestes xarxes mantenen la facilitat d’esca-labilitat de les xarxes Wi-Fi.

4.1.1 Equipaments WiMAX

L’arquitectura, la topologia i els equipaments propis d’una xarxa WiMAX són conceptual-ment anàlegs als ja descrits per a les xarxes Wi-Fi. Ara bé, com que es tracta d’una tecno-logia dirigida a grans superfícies, gran nombre d’usuaris i gestionada per un operador de telecomunicacions, es tracta d’equipaments molt més complexos de gestionar, molt més voluminosos, i molt més cars. D’aquesta manera, els elements que la componen són:

Les estacions base: • anàlogues als punts d’accés, encara que més semblants en aspecte i preu a les estacions base de telefonia mòbil, que representen un punt intermedi en ambdós aspectes entre aquestes dues tecnologies.

Antena de l’estació base: • igualment semblant a les de telefonia mòbil, es tracta d’una antena separada de la resta d’equips i de més grans dimensions, per donar la cobertura necessària per al gran abast que ha de cobrir.

Receptor d’usuari: • encara que es treballa en la miniaturització d’aquests equips, en general es tracta encara d’equips de sobretaula, allunyats dels equips PCMCIA o fins i tot integrats, als quals tan acostumats estem en el cas de Wi-Fi. Tot i així, a baixes freqüències, com les que finalment sembla que es faran servir en primer lloc, aquests equips són molt més petits que per a les freqüències definides en un primer moment en l’estàndard original. Així, ja no és necessari disposar de les antenes dels usuaris situades al sostre dels edificis i apuntades cap a l’estació base, sinó que és possible disposar d’antenes d’interior en condicions de bona recepció del senyal de l’estació base.

Val a dir que els preus d’aquests equips són molt superiors als dels seus equivalents Wi-Fi, i molt més alineats, en general, amb la infraestructura de xarxes de telefonia cel·lular, a la qual, entre altres, vol fer la competència.

- 30 - - 31 -

· 4. TE

CN

OLO

GIA

WIM

AX ··

4.

TEC

NO

LOG

IA W

IMA

X ·

Adaptive Modulation: • El fet que la modulació emprada s’adapti automàticament a les condicions del canal. Wi-Fi també disposa d’aquesta característica, que fa que la velocitat de transmissió variï en funció de la distància, la pluja, etc. En el cas de WiMAX, el nombre de modulacions alternatives (i per tant, de velocitats de transmis-sió) és de nou, més del doble que el Wi-Fi.

Per sobre d’aquests mecanismes, el WiMAX introdueix un sistema de repartiment de les possibilitats de transmissió totalment diferent al Wi-Fi, que és el que permet que alguns fluxos de dades tinguin més prioritat i millors garanties de qualitat que altres. Bàsicament, abans de transmetre o de rebre informació amb un determinat nivell de qualitat, cada estació ha de sol·licitar a l’estació base els recursos (amplada de banda, retards màxims permissibles, etc.) que necessita per a l’aplicació a què vagi destinada la connexió. Com en el cas del 802.11e, recau sobre l’estació base, i fora de l’especifi-cació de l’estàndard, definir els mecanismes pels quals es decideix quan acceptar una nova connexió i com decidir la manera de repartir els recursos, naturalment limitats.

El que sí que especifica l’estàndard són les quatre classes de servei que el WiMAX suporta:

Unsolicited Grant-Real Time: • transmissió a intervals regulars i garantida per part de l’estació. És el servei de màxima qualitat i està pensat per a aplicacions de veu i vídeo en temps real, com ara telefonia i videoconferència.

Real Time Polling: • molt similar a l’HCCA de 802.11e. Encara que també dóna garanties de qualitat, la transferència ja no es fa en intervals tan regulars com en la classe anterior i, per tant, és més adient per a transmissió de vídeo no interactiu, com ara veure televisió.

Variable Bit Rate- Non Real Time: • es garanteix una velocitat durant tota la transmissió, però no una transmissió constant. Adequat per a serveis de dades on es vulgui assegurar una transmissió ràpida i amb un cabal garantit.

V • ariable Bit Rate – Best Effort: el servei tradicional sense garanties de cap tipus, més que suficient, per exemple, per navegar per Internet.

Aquestes capacitats, junt als mecanismes de robustesa del WiMAX, permeten oferir, potencialment, un servei d’alta qualitat i de categoria professional a operadors de teleco-municacions. Ara bé, la gestió dels mecanismes de qualitat de servei introdueix un nou element de complexitat en aquestes xarxes, que en dificulta el seu desplegament i l’ús per a usuaris no professionals.

Una altra característica destacada del WiMAX és que incorpora en el mateix estàndard els mecanismes de seguretat necessaris, ja que, com ja s’ha explicat, és una tecnologia destinada a l’ús d’operadors de telecomunicacions, que requereixen aquesta funcionali-tat. Val a dir que el Wi-Fi en el seu estàndard 802.11e va incorporar molts dels mecanis-mes que WiMAX implementa “de sèrie”, i fa servir pràcticament els mateixos mecanis-mes i algoritmes. Així doncs, el WiMAX incorpora:

Encriptació de les dades fent servir l’algoritme AES, igual que WPA2 del 802.11i. •

Autenticació entre l’estació base i l’usuari basada en certificats digitals X.509, per •evitar suplantacions de personalitat per part tant de l’estació base com de l’usuari.

Autenticació de cada missatge on s’intercanvia una nova clau mitjançant una signatura •digital, per evitar que aquests missatges puguin ser interceptats i modificats.

Claus d’encriptació i autenticació que es renoven periòdicament, per evitar atacs •basats en emmagatzemar i repetir missatges vàlids i per evitar que es puguin trencar aquestes claus.

Aquesta enorme flexibilitat en termes de bandes de freqüència, amplades de banda per canal, velocitats, etc. només es va aconseguir mitjançant un estàndard de gran comple-xitat i amb un gran nombre de paràmetres i configuracions possibles, moltes incom-patibles entre si. A més, tot i que fos tècnicament possible treballar en aquest rang de freqüències i amplades de banda, la regulació dels diferents països no necessàriament ho permet. Així, s’han assignat segments de l’espectre per a usos compatibles amb la tecnologia 802.16-2004 en les bandes de 3,5 GHz i 5,8 GHz. Quant al 802.16e, encara està a debat el rang de freqüències que se li assignaran, tot i que sembla que bandes en els 2,3 i 2,5 GHz són les més probables (ambdues regulades). En tots els casos, les amplades de banda per canal permeses són més reduïdes del que l’estàndard permet, amb valors que oscil·len entre els 3,5 i els 10 MHz com a màxim en realitat.

Com a conseqüència d’aquest doble requisit regulatori i tècnic, l’IEEE va acordar definir un nombre de configuracions que van ser implementades per tots els fabricants i que van assegurar la interoperabilitat entre els productes. Els valors d’abast i velocitat que se’n deriven es poden observar en la figura següent:

EstàndardBanda

frEqüEncial

caBdal Binari màxim

(tEÒric)

amplE dE Banda pEr

canal

radi dE la cEl·la

(rEal)suport a la

moBilitat

nEcEssita VisiBilitat

dirEcta

802.16-2004 3.5 i 5.8 GHz. 35 Mbps. 3.5 o 10 MHz. < 10 km. No No

802.16e-2005 2.3 i 2.5 GHz. 35 Mbps. 5, 7, 8.75 o 10 MHz. < 5 km. < 120 km/h. No

Com es pot observar, són valors que estan lluny dels màxims teòrics que constaven en la figura anterior. Tanmateix, els fabricants són lliures d’implementar també altres configu-racions permeses per l’estàndard. Així doncs, per aquells operadors que disposen de suficient espectre assignat i de l’equipament adient, és possible superar aquests valors. A més, aquests valors s’entenen per cada sector. De manera que si una antena té la ca-pacitat de radiar en diferents direccions sense provocar interferències amb si mateixa, aquests valors es multiplicaran pel nombre de sectors en que radiï l’antena.

4.2.1 IEEE 802.16-2004: WiMAX per a xarxes fixes i nòmades amb qualitat de servei i seguretat

Com en el cas del Wi-Fi, el WiMAX defineix només els nivells més baixos de la tecnolo-gia, anomenats nivell físic i d’enllaç de dades, i deixa tots els aspectes més propers als serveis i aplicacions que es vulguin fer servir en mans del mercat.

Les diferències que donen peu al més gran abast de WiMAX i al seu suport de mecanis-mes de qualitat de servei, sempre respecte al Wi-Fi, es troben llavors en les característi-ques d’aquests dos nivells.

Físicament, el WiMAX fa servir una modulació coneguda com OFDM, que permet un ús més eficient de l’espectre que no pas el Wi-Fi (el 802.11a és l’única variant de Wi-Fi que utilitza OFDM), i per tant permet extreure més velocitat de la mateixa amplada de banda. Tanmateix, hi ha tot un nombre de millores en l’àmbit físic de WiMAX que introduei-xen una més gran robustesa davant d’errors, interferències, etc. que en el cas del Wi-Fi. Aquests mecanismes són bàsicament de dos tipus:

Forward Error Correction: • La introducció de certa redundància en la informació emesa, de manera que si hi ha pèrdues degudes, per exemple, a la meteorologia, la informació en recepció pugui ser reconstruïda correctament.

- 32 - - 33 -

· 4. TE

CN

OLO

GIA

WIM

AX ··

4.

TEC

NO

LOG

IA W

IMA

X ·

mantenir una conversa mentre estem caminant o en el cotxe, s’anomena traspàs o handoff, i n’hi ha de diversos tipus. L’estàndard preveu tots els tipus de traspàs, i posa a WiMAX a la vegada amb les xarxes de telefonia mòbil en aquest aspecte. Tot i així, inicialment, els equips que sortiran al mercat només hauran de suportar l’anomenat hard handoff; és a dir, que podrà passar fins a més d’un segon entre l’abandonament d’una antena i la connexió a la següent, la qual cosa pot donar peu a degradacions apreciables de la comunicació, especialment per a serveis de veu. Per a dades no seria pràcticament apreciable.

El gran avantatge del 802.16e és la possibilitat de mantenir comunicacions en moviment fins a120 km/h, encara que, com s’ha explicat, els primers productes que sortiran al mercat no tindran tota la funcionalitat prevista a l’estàndard. En aquest ordre de coses, les configuracions obligatòries per a productes 802.16e es van aprovar el febrer del 2006, i tot just es disposa dels primers productes al mercat que compleixen l’estàndard. Hi ha, com en apartats anteriors, productes propietaris de diversos fabricants, que pro-posen solucions per a mobilitat compatibles amb WiMAX. Ara bé, aquestes “solucions” són adaptacions dels sistemes de telefonia mòbil 3G a entorns WiMAX, i no solucions WiMAX compatibles amb l’estàndard.

4.3 Futures evolucions de la tecnologia WiMAX

L’estàndard WiMAX no preveu per al futur immediat modificacions de la talla de les esdevingudes en Wi-Fi. Així, els treballs d’estandardització en curs són de caire més tècnic, per corregir o augmentar funcionalitats ja existents. D’aquesta manera, el futur estàndard 802.16g s’ocupa dels procediments i serveis de gestió d’una xarxa WiMAX. 802.16k estudia mecanismes de bridging i 802.16j, mecanismes de repetidors múltiples, ambdós com a complement a les topologies mallades ja introduïdes en 802.16a. Els tre-balls envers 802.16h busquen facilitar la coexistència de diverses xarxes WiMAX en una mateixa àrea geogràfica fent servir espectre lliure, on per tant hi ha possibilitats d’inter-ferències entre les diferents xarxes.

Així doncs, la seguretat en WiMAX és comparable a l’aconseguida pel Wi-Fi amb les millores introduïdes amb l’estàndard 802.11i, i comparable a les de qualsevol xarxa fixa adequadament protegida.

Els productes amb certificació 100% WiMAX porten poc temps al mercat. Cal pres-tar-hi atenció, ja que alguns fabricants van treure al mercat productes anomenats “pre-WiMAX”. Aquests productes seguien les directrius generals del que s’esperava que fos l’estàndard WiMAX, però no necessàriament hi són compatibles, ni proporcionen la mateixa funcionalitat o rendiment. Cal llavors avaluar acuradament la conveniència de lligar-se a una línia de productes i a un fabricant que probablement siguin incompatibles amb els futurs desenvolupaments de l’estàndard WiMAX. Dit això, hi ha un gran nombre de productes i desplegaments al mercat basats en tecnologia pre-WiMAX, especialment com a substitut d’LMDS que han donat resultats molt satisfactoris.

Per finalitzar, s’ha de dir que encara no han sortit al mercat targetes PCMCIA per a or-dinadors portàtils, i molt menys portàtils amb dispositius WiMAX integrats, com sí que succeeix en el cas de Wi-Fi. Tot i una evident reducció en dimensió i preu dels receptors WiMAX, encara són més cars i més aparatosos que en el cas de Wi-Fi, la qual cosa els fa poc adients com a tecnologia mòbil o fins i tot per a solucions en itinerància. És aquesta una raó més que decanta WiMAX cap a un ús més adient com a tecnologia de backhaul que no pas per a l’accés final de l’usuari.

4.2.2 IEEE 802.16e: mobilitat per a WiMAX

Introduir mobilitat en WiMAX, com ja s’ha explicat, implicava diverses modificacions de l’estàndard:

Treballar en freqüències més baixes, que permeten una millor penetració en edificis •i vehicles.

Introduir una modulació diferent, anomenada SOFDMA, que permet adaptar •parcel·les de l’espectre a les condicions exactes de cada usuari, que ara seran molt més diferents que en el cas fix, a causa de la velocitat. Val a dir que aquesta modulació és incompatible amb l’emprada per 802.16-2004, i per tant el desplegament d’una de les tecnologies implica l’abandonament de l’altra, excepte que es facin servir equips duals, de molt elevat cost.

Aplicar tècniques d’emissió i recepció basades en sistemes de múltiples antenes, •que permeten aprofitar les reflexions del senyal en parets, arbres, etc. Tal com s’ha explicat per a l’estàndard 802.11n, es poden transformar aquestes reflexions, que en principi provoquen interferències, en una font addicional d’informació per reconstruir millor el senyal original, i obtenir així un sistema més eficient i més robust. 802.16e introdueix llavors l’ús de més d’una antena en cada punt d’accés i en cada terminal, de manera que es puguin aprofitar les reflexions i combinar-les per obtenir un senyal millor. Al mateix temps, es pot enviar més d’un senyal a la vegada (diverses antenes). Combinant ambdós efectes, s’aconsegueix una transmissió més eficaç i més robusta, la qual cosa és crucial en entorns mòbils. Aquesta tècnica s’anomena MIMO (Multiple-Input, Multiple-Output), i en el cas de WiMAX es combina amb AAS (Adaptive Antenna System). Aquesta segona millora permet no només combinar els senyals de diverses antenes, sinó que les característiques d’emissió de cada antena s’adapten a les condicions de potència i soroll de cada receptor individual, i milloren encara més la recepció.

Addicionalment, 802.16e introdueix mecanismes que eren innecessaris en 802.16-2004, com ara la possibilitat per a un receptor en moviment de deslligar-se de l’antena de la qual rebia la informació i connectar-se a una altra de més propera en alguns milisegons, a mesura que es desplaça. Aquesta tècnica, habitual en xarxes cel·lulars i que ens permet

Gestióde xarxes

Wi-Fi/WiMAX

- 37 -

· 5. G

ES

TIÓ D

E XA

RXE

S W

I-FI/WIM

AX ·

Per subministrar serveis sobre qualsevol xarxa és necessari desplegar recursos addi-cionals a les tecnologies de telecomunicació que permeten connectar l’equip terminal amb el punt d’accés al servei on se subministra aquest i gestionar els accessos i les prestacions de la xarxa. Aquests recursos addicionals permeten dur a terme les tasques següents que són clau per suportar el conjunt de processos que faciliten la gestió i l’ex-plotació de la xarxa i el servei:

Control d’accessos: Agrupa totes les accions encaminades a facilitar o denegar •l’accés a la xarxa als usuaris, juntament amb l’aplicació de polítiques d’assignació d’amplada de banda i qualitat de servei que es proporciona a cadascun.

Gestió de contractació i facturació: Conjunt de facilitats que permeten que l’usuari •contracti, o s’activi per utilitzar el servei, així com les regles i els mecanismes utilitzats per tarificar i facturar l’ús del servei quan el model de negoci preveu el pagament de contraprestacions econòmiques per part dels usuaris.

Gestió de fallides i prestacions: Activitats encaminades a garantir que la xarxa •subministra una qualitat de servei adequada.

Aquestes tasques s’han de desenvolupar independentment de la tecnologia que es faci servir. És a dir, sigui Wi-Fi o WiMAX, caldrà trobar eines per desenvolupar aquestes mateixes funcions. Tot i així, com que l’experiència amb xarxes públiques Wi-Fi és molt superior a la de xarxes WiMAX, aquesta discussió se centrarà molt en exemples apli-cables a Wi-Fi, però que són d’aplicació directa a WiMAX en la majoria dels casos, en utilitzar-se eines i procediments similars.

No sempre és necessari disposar d’eines per dur a terme aquestes activitats, ja que els models d’explotació més senzills d’aquestes xarxes, basats en un ús lliure, gratuït i sen-se garantia de qualitat de servei, no fan ús normalment d’aquestes capacitats. Així, per exemple, en el model de provisió de servei més habitual de les comunitats sense fils , tots els usuaris potencials poden accedir de forma gratuïta al servei sense fer un registre previ i, per tant, no es controlen els accessos ni és necessari suportar la contractació i facturació del servei. En la majoria dels models és necessari disposar de totes o almenys una part d’aquestes capacitats per subministrar el servei.

Tenint en compte aquesta necessitat, la disponibilitat, el cost, i la complexitat d’instal·-lació i ús d’aquests components són factors importants per avaluar la viabilitat econòmi-ca i tècnica de desplegament i operació d’aquest tipus de xarxes.

En general, el mecanisme d’autenticació més utilitzat en les xarxes públiques Wi-Fi, és l’ús d’identificador (login) i clau (password), proporcionats per l’usuari a través d’un por-tal captiu que es presenta quan aquest intenta connectar-se. La resta de mecanismes s’utilitzen en el context de xarxes privades, on els usuaris pertanyen a grups reduïts i coneguts amb antelació.

- 38 - - 39 -

· 5. G

ES

TIÓ D

E XA

RXE

S W

I-FI/WIM

AX ··

5.

GE

STI

Ó D

E X

AR

XES

WI-

FI/W

IMA

X ·

de contractació i facturació d’ús senzill i ràpid, que facilitin la contractació i l’ús en el moment, per tal d’incentivar-ne la utilització. Així doncs, les solucions identificades per contractar i facturar el servei per a ús itinerant, difereixen de les solucions utilitzades en xarxes fixes i de telefonia a causa de la necessitat de suportar l’ús ocasional de les xar-xes sense que hi hagi una relació estable ni prèvia entre l’usuari potencial i el proveïdor de servei. Les alternatives en aquest camp són:

Sistemes de prepagament: • Consisteixen a fer efectiu i per avançat el pagament dels serveis d’on se’n van descomptant els consums realitzats per l’usuari. Un cop exhaureix el crèdit disponible no pot gaudir de servei fins que no efectua un nou prepagament.

Micropagament basat en SMS: • S’obté una contrasenya per connectar-se a la xarxa durant un breu període de temps a canvi d’enviar un SMS premium a un número contractat pel proveïdor de la xarxa Wi-Fi.

Prepagament via web: • Quan un usuari intenta accedir a la xarxa, se li presenta una pàgina amb les condicions del servei i un accés per contractar-lo. La contractació es du a terme mitjançant un prepagament basat en targeta de crèdit, per això el client ha de subministrar la seva identitat i les seves dades de targeta.

Prepagament en ubicació de la xarxa: • En aquest cas el pagament es du a terme presencialment en la ubicació on es troba disponible el servei. És el cas dels ciber-cafès que disposen de xarxes Wi-Fi, o els hotels que subministren aquest servei de pagament.

Empaquetament amb altres serveis: • L’usuari adquireix el dret per utilitzar la xarxa mitjançant la contractació d’altres serveis. Moltes vegades es presenta aquest empaquetament com a “Wi-Fi gratuït”, en conceptuar-se com un servei suplementari al servei principal que es comercialitza.

Pagament basat en exposició a publicitat: • Igual que l’empaquetament de serveis, en aquest cas el servei és presentat al client com a “gratuït”, si bé el model de finançament es basa en exposar-lo a publicitat contextual (pop-ups i bàners).

El model més estès per a usuaris ocasionals és el basat en targetes de prepagament. Aquest model és un dels que més creixement ha tingut en els darrers anys com a mode de subscripció amb pagament regular per a usuaris residencials.

Pel que fa a la generació de factures, la majoria dels models no necessiten abordar aquest problema de cara a l’usuari final, en basar-se en pagament gratuït o prepagament. Sí que és necessari en el pagament per subscripció, que es resol mitjançant solucions ad hoc o integració en la facturació d’altres serveis, quan l’accés Wi-Fi s’empaqueta amb altres productes.

5.4 Gestió de fallides i prestacions

Per subministrar una adequada qualitat de servei als usuaris és necessari dur a terme activitats de manteniment preventiu que permetin detectar situacions de pèrdua o min-vament de servei i de manteniment correctiu que permetin resoldre els problemes que afectin el servei proporcionat als usuaris, com l’avaria en punts d’accés.

Per dur a terme aquestes activitats s’utilitzen eines de monitorització i configuració que permeten supervisar l’estat dels punts d’accés remotament, mostrant problemes detec-tats de congestions, avaries, etc. Aquestes eines es comuniquen amb els punts d’accés mitjançant proves senzilles d’operativitat en els casos més bàsics (per exemple, intents

5.1 Estàndards d’autenticació i autorització

Per suportar els serveis d’autenticació, autorització i control d’utilització de recursos (en terminologia anglosaxona, AAA, Authetication, Authorization & Accounting), els es-tàndards 802.11 no inclouen aquests serveis i deixen oberta la selecció del model i el mecanisme per utilitzar. L’estàndard aplicat de forma universal per la gran majoria de proveïdors de serveis és RADIUS (Remote Access Dial-In User Service).

Els productes que implementen RADIUS disposen d’accés a bases de dades d’usuaris configurables mitjançant API accessibles per a les aplicacions de contractació i facturació i facilitats per controlar els temps acumulats d’ús de la xarxa, expiració de períodes con-tractats i, de forma més limitada, recollida i gestió de volums de trànsit intercanviats.

L’evolució de RADIUS passa per la implantació del protocol DIAMETER que potencia la flexibilitat de RADIUS en la gestió de perfils d’usuari per a gestionar les qualitats de ser-vei ofertes. Ofereix més robustesa i flexibilitat en el control dels recursos. En el context actual dels serveis prestats per les xarxes públiques Wi-Fi, DIAMETER no ha substituït encara a RADIUS en les iniciatives existents, si bé és possible que en un futur les xarxes evolucionin cap a l’ús de DIAMETER, especialment per a l’aplicació de models de factu-ració per a ús en la transmissió de veu sobre IP o una gestió més sofisticada de les qua-litats de servei ofertes als clients. IMS té en compte també la utilització de DIAMETER en xarxes mòbils avançades, per la qual cosa es preveu que en un futur sigui possible coordinar la validació dels usuaris sobre diferents tecnologies de xarxa.

5.2 Productes d’autenticació i autorització

Per dur a terme les funcions descrites, actualment es disposa tant de programari comercial com de programari lliure. Dintre del programari comercial, el més es-tès és Bluesocket (www.bluesocket.com). Pel que fa a programari lliure, NoCat (www.nocat.net) és un producte de Linux, que s’utilitza extensament com a programari de gestió d’accessos sota el model de portal captiu. Encara que no disposa de capacitats tan avançades com els productes comercials, és una bona alternativa per a la construcció del control d’accessos en aquest tipus de xarxes públiques, suportant l’estàndard RADIUS, gestió de qualitat de servei segmentada per usuaris i grups i suport a SSL. FreeRadius (www.freeradius.org) és una altra iniciativa de desenvolupament de programari lliure d’autenticació i autorització. En el context d’eines de programari lliure destaquen tam-bé LANRoamer, Wireless Heartbeat (http://www.river.com/tools/authhb/), i Firstspot (www.patronsoft.com), basats en portal captiu.

5.3 Contractació i facturació

Els mecanismes de contractació i facturació del servei faciliten la interacció amb l’usuari perquè aquest es doni d’alta al servei i aboni l’import establert per a l’ús dels serveis.

L’aplicació de les xarxes Wi-Fi per a mercat residencial com a infraestructura d’accés de banda ampla utilitza els mecanismes habituals de contractació i facturació establerts per a les xarxes fixes: contractació del servei per via telefònica, web o en persona i factura-ció mitjançant un compte corrent amb pagaments mensuals.

En el cas de les xarxes Wi-Fi orientades a ús itinerant i/o ocasional de la xarxa, com és el cas dels desplegaments en vies públiques, és necessari disposar de mecanismes

- 40 -

· 5

. G

ES

TIÓ

DE

XA

RXE

S W

I-FI

/WIM

AX

·

Conclusions

de connexió o pings), o accedint via SNMP (protocol normalitzat de gestió) als paràme-tres més rellevants d’operativitat que s’emmagatzemen i es gestionen en temps real en els mateixos punts d’accés.

A més del programari de monitorització i gestió remota, els operadors que facin desple-gaments comercials amb extensió geogràfica important, han de disposar d’eines que permetin dur a terme l’atenció als usuaris per gestionar reclamacions i incidències de servei, que se suporten mitjançant centres d’atenció al client en les iniciatives amb més àmbit i amb petites eines realitzades ad hoc en uns altres.

- 43 -

· 6. C

ON

CLU

SIO

NS ·

Les xarxes sense fils basades en els estàndards 802.11x i 802.16 anomenades Wi-Fi i WiMAX, respectivament, representen una novetat substancial en el panorama de les te-lecomunicacions, ja que amplien el que tradicionalment eren tecnologies restringides només a l’àmbit d’empresa cap al món de les tecnologies de xarxes públiques. La causa d’aquesta nova característica cal veure-la no només en el fet que el Wi-Fi elimina els ca-bles, sinó també en la senzillesa d’instal·lació, la flexibilitat, el baix cost i la gran amplada de banda que proporciona a l’usuari. A totes aquestes facilitats se’ls ha afegit la nova tec-nologia WiMAX que permet dotar d’enllaços amb més capacitat i qualitat de servei, i és el complement ideal en alguns desplegaments municipals que no disposen de solucions de banda ampla fixa.

A través de les tecnologies Wi-Fi i WiMAX es pot donar solució a múltiples problemàti-ques en l’entorn d’un municipi: establiment de xarxes locals a l’interior d’edificis, inter-connexió entre edificis, servei d’accés per als treballadors municipals mòbils itinerants que es desplacen per la via pública, i finalment connexió dels ciutadans a la xarxa, ja sigui per accedir als serveis telemàtics municipals o a Internet. S’espera en els propers anys un creixement sostingut dels ordinadors portàtils i de butxaca, de tal manera que es pot garantir un nombre molt important d’usuaris amb possibilitat de connectar-se a les xarxes públiques Wi-Fi.

Tot i així, si bé el Wi-Fi ja ha demostrat ser una tecnologia versàtil que es pot adaptar a moltes de les necessitats que pot tenir un ajuntament o un municipi, pateix encara certes limitacions que cal considerar: el fet de treballar en bandes de freqüència obertes i d’ús no privatiu, i també una seguretat de les comunicacions encara en procés de millora. El WiMAX es presenta com una tecnologia amb més recorregut, encara no està tan estesa com la Wi-Fi, però ja ha estat dissenyada per poder donar solució als principals reptes tecnològics de les xarxes sense fils d’alta capacitat.

Aquestes dues característiques fan que en algunes topologies de configuració els avan-tatges de les xarxes sense fils puguin disminuir a mesura que s’hi van afegint nous usu-aris. És per això que en primera instància aquesta tecnologia sembla més indicada so-bretot per a projectes de complexitat mitjana i baixa, i en entorns geogràficament limitats. Configuracions més complexes són també possibles però exigeixen una planificació i operació significativament més importants i, per tant, una inversió més elevada.

Troncal

Distribució

Accés

Hot Spots

Wi-Fi Mesh WiMAX o tecnologiespropietàries d’accés PaMP deBanda Ampla en bandes nollicenciades (2,4 o 5 GHz)

Possible amb pocs usuarisi utilitzant antenes de guanyelevat

Possible utilitzant solucionsPaMP propietàries(terminals d’alt cost)

Wi-Fi Wi-MAX*

- 44 -

· 6

. C

ON

CLU

SIO

NS ·

En qualsevol cas, la implantació de xarxes sense fils en l’entorn municipal implica el com-pliment d’una sèrie de requisits que facin aquests sistemes plenament sòlids: l’existència d’un projecte tècnic solvent, un model de negoci contrastat, l’adequació a les normatives i l’establiment del manteniment i la gestió oportuns per fer-ne una eina econòmicament sostenible i socialment rendible.

LestecnologiesWi-Fii WiMAX