UNIVERSIDAD DE LAS

AMRICAS - UDLA

IEEE 802.11

REDES DE REA Y METROPOLITANAS

ING. PAOLA VENEGAS L., Msc

DEFINICIN Y PROBLEMAS EN REDES INALMBRICAS

DEFINICIN

IEEE 802.11: es un conjunto de estndares de protocolo de nivel de enlace (N2) para redes inalmbricas de area local, que trabaja en las bandas de 2.4 GHz y 5 GHz.

Aunque los trminos 802.11 y WI-Fi se intercambian habitualmente, no son

exactamente lo mismo. 802.11 es el estndar de IEEE, mientras que WI-FI es una marca registrada de la alianza WI-FI (WI-FI Alliance), esta alianza naci para asegurar

la compatibilidad entre dispositivos 802.11 y entrega certificados WI-FI.

Bandas ISM: (Industrial Scientific Medical) son bandas de radiofrecuencia electromagntica reservadas internacionalmente para uso no comercial en reas de

trabajo industriales, cientificas y medicas. Estas bandas pueden utilizarse sin necesidad

de licencia siempre que se respeten unos determinados limites de potencia.

Fueron definidas por la ITU (International Telecomunications Union) y todo aparato que

trabaje con ellas debe ser tolerante a errores y utilizar mecanismos de proteccin

contra interferencias, como tcnicas de ensanchado de espectro. Por este motivo, las

redes que funcionan en esta banda se les denomina redes de espectro ensanchado.

PROBLEMAS EN REDES

INALMBRICAS

Adems de los problemas habituales de acceso al medio existen dos problemas

aadidos:

Nodos ocultos: en que una estacin cree que el canal esta libre, pero en realidad esta ocupado por un nodo al que no escucha. Por ejemplo el nodo A

esta en el rango del nodo B, pero queda fuera del rango del nodo C y no

puede detectar si el nodo C esta transmitiendo al nodo B.

Nodos expuestos: en que una estacin cree que el canal esta ocupado, pero en realidad esta libre pues el nodo al que oye no le interferira. Por ejemplo el

nodo C puede retrasar sus transmisiones al nodo D mientras el nodo B transmite

para A, que en realidad no interferira.

INTRODUCCIN

INTRODUCCIN

Es un estndar de protocolo de comunicaciones de la IEEE que

define el uso de los dos niveles ms bajos de la arquitectura OSI (capas

fsica y de enlace de datos). En general, los protocolos de la rama 802.11x definen la tecnologa de

redes de rea local y redes de rea metropolitana

El estndar original de este protocolo fue el IEEE 802.11, que

data del 1997, tena velocidades de 1 hasta 2 Mbps y trabajaba en la

banda de frecuencia de 2,4 GHz con una modulacin de seal de

espectro expandido por secuencia directa (DSSS), o con espectro

expandido por salto de frecuencia, FHSS y se defini el funcionamiento y la interoperabilidad entre redes

inalmbricas.

El trmino IEEE 802.11 se utiliza tambin para referirse a este

protocolo al que ahora se conoce como 802.11 legacy. La siguiente modificacin se produjo en 1999 y fue designada como IEEE 802.11b,

esta especificacin tiene velocidad de 5 hasta 11 Mbps, tambin

trabajaba en la frecuencia de 2.4 GHz.

Se realiz una especificacin sobre una frecuencia de 5GHz, que alcanzaba los 54 Mbps, era la

802.11a y resultaba incompatible con los productos de la 802.11b y por motivos tcnicos casi no se

desarrollaron productos con esta norma. Posteriormente se incorpor

un estndar a esa velocidad y compatible con el 802.11b, que es

el estndar 802.11g. En la actualidad la mayora de productos son de las especificaciones 802.11b

y 802.11g.

Los estndares 802.11b y 802.11g utilizan bandas de 2,4GHz que no

necesitan de permisos para su uso. El estndar 802.11a utiliza la banda

de 5GHz. Las redes que trabajan bajo los estndares 802.11b y

802.11g pueden sufrir interferencias por parte de microondas, telfonos inalmbricos y otros equipos que

utilicen la misma banda de 2.4Ghz.

A finales de la dcada de los 90, los lderes de la industria inalmbrica

(3Com, Aironet, Lucent, Nokia, etc.), crean la WECA (Wireless

Ethernet Compatibility Alliance), una alianza para la compatibilidad Ethernet Inalmbrica, cuya misin

es la de certificar la interfuncionalidad y compatibilidad

de los productos de redes inalmbricas 802.11b y promover

este estndar para la empresa y el hogar.

INTRODUCCIN: CAPA FSICA Y

ENLACE DE DATOS

Capa fsica: Finalidad: transportar correctamente la seal que corresponde a

los datos (ceros y unos) que el transmisor desea enviar al

receptor.

Se encarga principalmente de la modulacin y codificacin de los datos.

Capa de enlace de datos: Control de acceso al medio (MAC). Control lgico del enlace (LLC)

INTRODUCCIN: CAPA FSICA

Modulacin

Mientras ms eficientemente se codifiquen los datos, mayores tasas o flujos de bits se consiguen dentro del mismo ancho de

banda.

En IEEE 802.11 se utiliza ms ancho de banda del mnimo necesario para mandar un bit, a fin de conseguir proteccin

contra las interferencias.

La manera de ensanchar el ancho de banda correspondiente a la informacin conduce a diversas tcnicas de modulacin.

FHSS ((Frequency Hopping Spread Spectrum espectro ensanchado por salto de frecuencia).

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum espectro ensanchado por secuencia directa).

OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing - Espectro expandido

INTRODUCCIN: CAPA FSICA

Modulacin

FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum espectro ensanchado por salto de frecuencia):

Transmite sobre una frecuencia por un tiempo determinado, para despus, aleatoriamente, saltar a otra.

El transmisor debe enviar al receptor seales de sincronizacin que contengan la secuencia y la duracin de

los saltos.

En el estndar IEEE 802.11 se utiliza la banda de frecuencia que va de los 2,400 hasta los 2,4835 GHz.

El salto se hace cada 300 a 400 ms, denominndose este tiempo dwell time.

Este tipo de modulacin no es comn en los productos actuales, puesto que ofrece un ancho de banda no

demasiado grande, pese a su inmunidad al ruido y seguridad.

INTRODUCCIN: CAPA FSICA

Modulacin

FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum espectro ensanchado por salto de frecuencia):

INTRODUCCIN: CAPA FSICA

Modulacin

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum espectro ensanchado por secuencia directa):

Cada bit correspondiente a un 1 es sustituido por una secuencia de bits especfica y el bit igual a 0 es sustituido por su

complemento.

En lugar de ensanchar el espectro usando diferentes frecuencias, cada bit se codifica en una secuencia de impulsos ms cortos

(chips).

Esta tcnica de modulacin ha sido comn desde el ao 1999 al 2005, siendo ms rpida que FHSS, pero ms vulnerable a

interferencias.

INTRODUCCIN: CAPA FSICA

Modulacin

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum espectro ensanchado por secuencia directa):

INTRODUCCIN: CAPA FSICA

Modulacin

OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing - Espectro expandido por divisin de frecuencias ortogonales ):

Basada en la idea de la multiplexacin por divisin de frecuencia (FDM)

Un slo transmisor transfiere en muchas (desde decenas a millares) frecuencias ortogonales.

Esta tcnica de modulacin es la ms comn a partir del 2005, debido a que es muy robusta respecto a la recepcin de seales

con distintos retardos y amplitudes, usndose, por ejemplo, WI - FI.

INTRODUCCIN: CAPA FSICA

Modulacin

OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing - Espectro expandido por divisin de frecuencias ortogonales ):

INTRODUCCIN: CAPA DE ENLACE

Control lgico del enlace (LLC):

La subcapa LLC de 802.11 es idntica a la de 802.2.

Control de acceso al medio (MAC):

Presenta cambios sustanciales para adecuarla al medio inalmbrico.

En redes inalmbricas resulta demasiado costoso, ya que los errores de transmisin son ms frecuentes.

Se aaden funcionalidades especificas para radio como fragmentacin, control de error mediante CRC, retransmisiones

de tramas y acuse de recibo.

INTRODUCCIN: CAPA DE ENLACE

Protocolo CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance - acceso mltiple por deteccin de portadora con evasin de colisin ):

En las redes inalmbricas, que utilizan la misma frecuencia para transmitir

y recibir, es imposible detectar las colisiones en el medio, por lo que el

mecanismo de comparticin del medio se modifica tratando de limitar

las colisiones y usando acuse de recibo (ACK) para indicar la recepcin

exitosa de una trama.

Adems, pueden existir problemas con nodos ocultos o bien por nodos expuestos

INTRODUCCIN: CAPA DE ENLACE

Protocolo MACA (Multiple Access with Collision Avoidance acceso mltiple con evasin de colisin): Tcnica RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send), que

garantiza el acceso al medio a expensas de tiempos de

transmisin an ms largos.

Antes de transmitir el emisor enva una trama RTS indicando la longitud de datos que quiere enviar. El

receptor le contesta con una trama CTS repitiendo la

longitud. Al recibir el CTS, el emisor enva sus datos.

INTRODUCCIN

Normas IEEE 802.11a

Caractersticas

Velocidad mxima de hasta 54 Mbps

Opera en el espectro de 5 GHz

Menos saturado

No es compatible con las normas:

802.11b y 802.11g

Modulacin de OFDM

El estndar 802.11a utiliza el mismo juego de protocolos

de base que el estndar original, opera en la banda

de 5 GHz , con una velocidad mxima de 54 Mbps, lo que lo hace un

estndar prctico para redes inalmbricas con

velocidades reales de aproximadamente 20 Mbps.

La norma 802.11a tiene 12 canales no solapados, 8 para red inalmbrica y 4 para conexiones punto a

punto. No puede interoperar con equipos del estndar 802.11b,.

El utilizar la banda de 5 GHz representa una ventaja del estndar 802.11a, dado que se presentan menos interferencias.

Sin embargo, la utilizacin de esta banda tambin tiene sus desventajas, dado que restringe el uso de los equipos 802.11a a

nicamente puntos en lnea de vista, con lo que se hace necesario la instalacin

de un mayor nmero de puntos de acceso

INTRODUCCIN

Normas IEEE 802.11b

Caractersticas

Velocidad mxima de hasta 11 Mbps en un

rango de 100 metros aproximadamente en

ambientes cerrados y de ms de 200 metros al

aire libre (o incluso ms que eso con el uso de

antenas direccionales).

Las mismas interferencias que para 802.11.

Conocido como WI-FI

Opera en el espectro de 2.4 GHz sin

necesidad de licencia.

Modulacin DSSS

La revisin 802.11b del estndar

original fue ratificada en 1999. La

norma 802.11b se conoce como

espectro de difusin de secuencia

directa (DSSS)

INTRODUCCIN

Normas IEEE 802.11b

Debido al espacio ocupado por

la codificacin del protocolo

CSMA/CA, en la prctica, la velocidad mxima de transmisin

con este estndar es de aproximadamente 5.9 Mbps

sobre TCP y 7.1 Mbps sobre UDP.

Actualmente cuenta con el

mayor grado de implementacin al llevar varios aos disponibles en el mercado, lo que ha permitido

una notable reduccin de los

precios de los equipos requeridos para su uso.

INTRODUCCIN

Normas IEEE 802.11g

Caractersticas

Velocidad mxima de hasta 54 Mbps en rangos comparables a los del estndar

802.11b. Adems, y debido a que el estndar 802.11g utiliza el rango de

frecuencia de 2.4 GHz con codificacin OFDM, es compatible con los dispositivos

802.11b con excepcin de algunos dispositivos ms antiguos.

Opera en el espectro de 2.4 GHz sin necesidad de licencia

Compatible con 802.11b

Modulacin DSSS y OFDM

El principal problema que puede plantear un despliegue masivo de los estndares 802.11b y

802.11g se basa en la necesidad de realizar una normalizacin estricta desde entornos reguladores

oficiales, puesto que la divisin de cables establecida para el rango de frecuencia utilizado por estos

dispositivos (2.4 GHz), provoca interferencias entre equipos cuyas zonas de cobertura se solapen, que pueden llegar a impedir el uso de ambas redes de

una forma eficiente.

El utilizar la banda de 5 GHz representa una ventaja del estndar 802.11a, dado que se presentan menos

interferencias. Sin embargo, la utilizacin de esta banda tambin tiene sus desventajas, dado que

restringe el uso de los equipos 802.11a a nicamente puntos en lnea de vista, con lo que se hace

necesario la instalacin de un mayor nmero de puntos de acceso

Comparacin de las Normas IEEE

802.11a, 802.11b y 802.11g

Comparacin 802.11b y 802.11g

Similar a la 802.11b la norma 802.11g opera en la banda de los 2.4 GHz y la seal

transmitida usa aproximadamente 30 MHz, lo cual es una tercera parte de la banda, esto

limita para 802.11g el nmero de AP no solapadas a tres, lo cual es lo mismo que la

802.11b esto significa que tiene el mismo problema de asignacin de canales que la

802.11b cuando cubre un rea grande donde hay una alta densidad de usuarios. La solucin sera bajar la potencia de cada AP,

lo que permite colocar AP ms cercanos.

Un gran problema con la 802.11g que tambin se aplica a la 802.11b se refiere a

la interferencia en RF de otros aparatos que usan la banda de 2.4 GHz, tales como

telfonos inalmbricos, microondas, etc.

Los estndares IEEE 802.11b e IEEE

802.11g tienen aceptacin internacional

debido a que la banda de 2.4 GHz, es

una banda ISM disponible a nivel

mundial con velocidades de hasta 11

Mbps y 54 Mbps, respectivamente.

Comparacin de las Normas IEEE

802.11a, 802.11b y 802.11g

Comparacin 802.11g y 802.11a

La diferencia de la norma 802.11a con la 802.11g es que opera en la banda de los 5 GHz con 12 canales no solapados, se puede tener

12 AP en diferentes canales en una misma rea sin que ellos se interfieran entre s. Esto

hace mucho ms fcil la asignacin de canales a los AP y significativamente

incrementar el rendimiento que una WLAN puede brindar en un rea determinada. Existe

menos interferencia en la banda de 5GHz debido a que es menos poblada.

Podemos decir que tanto la norma 802.11a

y 802.11g operan con 54 Mbps usando

codificacin OFDM. La 802.11a provee

mayor capacidad y tiene menos

interferencias ya que opera en la banda

de 5 GHz, es relativamente fcil, sin

embargo, para migrar a una red 802.11g u

802.11b resulta casi imposible ya que

tienen poca interoperabilidad.

En lo que respecta al estndar 802.11a,

al utilizar una mayor banda y 12 canales

se presenta como una mejor opcin

para aquellos usuarios o aplicaciones

que necesiten mayor densidad y mayor

velocidad de transmisin de datos.

Comparacin de las Normas IEEE

802.11a, 802.11b y 802.11g

INTRODUCCIN

Normas IEEE 802.11h

Intenta resolver problemas derivados de la coexistencia de las redes 802.11 con sistemas de Radar o Satlite. Con el fin de respetar estos requerimientos,

802.11h proporciona a las redes 802.11a la capacidad de

gestionar dinmicamente tanto la frecuencia, como la potencia de

transmisin.

DFS (Dynamic Frequency Selection) evitar interferencias co-canal con sistemas de

radar y para asegurar una utilizacin uniforme de los canales disponibles.

TPC (Transmitter Power Control) asegurar que se respetan las limitaciones de potencia

transmitida que puede haber para diferentes canales en una determinada regin, de

manera que se minimiza la interferencia con sistemas de satlite.

INTRODUCCIN

Normas IEEE 802.11i

Est destinado a mejorar la seguridad en la transferencia de datos (al

administrar y distribuir claves, y al implementar el cifrado y la

autenticacin). Este estndar se basa en el AES (estndar de cifrado

avanzado) y puede cifrar transmisiones que se ejecutan en las

tecnologas 802.11a, 802.11b y 802.11g.

Define la encriptacin

y la autentificacin

para complementar

completar y mejorar el

WEP.

INTRODUCCIN

Normas IEEE 802.11n

En enero de 2004, el IEEE anunci la formacin de un grupo de trabajo 802.11, para desarrollar una nueva revisin del estndar 802.11. La velocidad real de transmisin podra

llegar a los 600 Mbps (lo que significa que las velocidades tericas de transmisin seran an mayores), y debera ser

hasta 10 veces ms rpida que una red bajo los estndares 802.11a y 802.11g, y unas 40 veces ms rpida que una red bajo el estndar 802.11b. Tambin se espera que el alcance

de operacin de las redes sea mayor con este nuevo estndar gracias a la tecnologa MIMO Multiple Input

Multiple Output, que permite utilizar varios canales a la vez para enviar y recibir datos gracias a la incorporacin de

varias antenas

A diferencia delas otras versiones de Wi-Fi, 802.11n puede trabajar en dos bandas de frecuencias: 2,4 GHz (la que emplean 802.11b y 802.11g) y 5 GHz (la que usa

802.11a). Gracias a ello, 802.11n es compatible con dispositivos basados en todas las ediciones anteriores de Wi-Fi. Adems, es til que trabaje en la banda de 5 GHz, ya que est menos congestionada y en 802.11n

permite alcanzar un mayor rendimiento.

RESUMEN

Estndares 802.11x

IEEE 802.11: Ao 1997. Ahora a veces se llama 802.11 legacy. 1-2 Mbps en 2.4 GHz. Tcnicas de modulacin por salto de frecuencias

(FHSS) o secuencia directa (DSSS).

IEEE 802.11b: Extensin de 802.11, 11 Mbps, DSSS. Ao 1999. Muy extendido en su da.

IEEE 802.11a: Extensin de 802.11 Ao 1999. 54Mbps, OFDM, 5 GHz. Banda menos congestionada.

Incompatible con 802.11b.

RESUMEN

Estndares 802.11x

IEEE 802.11g: Extensin de 802.11. Ao 2003 (norma). Ao 2005 (mercado). 20-54 Mbps, DSSS y OFDM Compatible hacia atrs con 802.11b Ms alcance y menos consumo que 802.11A

IEEE 802.11n: Extensin de 802.11. Ao 2005 (borrador). Ao 2007 (aprobado). 450Mbps (llegando hasta 600 Mbps). Multiple-input. Multiple-output (MIMO). Compatible hacia atrs con 802.11b. Canales de 40 MHz. Funcionamiento a 5 Ghz (mejor rendimiento), aunque se

pueden usar los 2.4 Ghz, si las frecuencias estn libres.

ALGUNA PREGUNTA??

TAREA

- Investigacin y consultas sobre nodos ocultos y expuestos, ejemplos,

definiciones y comparaciones.

- Presentacin en grupo sobre protocolos WAN

- Trabajo grupal: romper una clave WEP.