Guía de estudioGuía de estudio

Redes inalámbricas Wireless

Introducción a las redes Introducción a las redes inalámbricasinalámbricas

• La tecnología wireless se desarrolla rápidamente

• Tenemos un gran cantidad de aplicaciones el acceso inalambrico

• Utilizamos señales de radiofrecuencia para enviar la información

Se utiliza una señal electromagnética Se utiliza una señal electromagnética para enviar la informaciónpara enviar la información

Espectro electromagnéticoEspectro electromagnético

Espectro electromagnéticoEspectro electromagnético

ISM Bandas de frecuencia sin ISM Bandas de frecuencia sin licencialicencia

ExtremelyLow

VeryLow

Low Medium High VeryHigh

UltraHigh

SuperHigh

Infrared VisibleLight

Ultra-violet

X-Rays

AudioAM Broadcast

Short Wave Radio FM BroadcastTelevision Infrared wireless LAN

Cellular (840MHz)NPCS (1.9GHz)

902-928 MHz26 MHz

5 GHz(IEEE 802.11)

HyperLANHyperLAN2

2.4 – 2.4835 GHz83.5 MHz

(IEEE 802.11)

900 900 MHz vs. 2.4 GHz vs. 5GHzMHz vs. 2.4 GHz vs. 5GHz

900 MHz 2.4 GHz

PROs

CONs

Greater Range than 2.4 GHz ( For in- Building LANs)

Maximum Data Rate 1 Mbps

Limited Bandwidth

Crowded Band

Global Market

IEEE 802.11

Higher Data Rates (10+ Mbps)

Less Range than 900 MHz (For In-Building LANs)

5 GHz

Global Market

IEEE 802.11

Higher Data Rates (20+ Mbps)

Much Less Range than 900 or 2.4GHz

Higher Cost RF Components

Large Antenna required

La frecuencia de 2.4 GHz es la La frecuencia de 2.4 GHz es la mas usada a nivel internacionalmas usada a nivel internacional

Porque es necesario reglamentar el Porque es necesario reglamentar el uso del espectrouso del espectro

Transmitiendo la señalTransmitiendo la señal

• El objetivo de enviar datos sobre RF es intercambiar información, enviándola lo mas lejos posible y lo mas rápido posible

• Múltiples datos pueden ser enviados en una sóla señal de dos maneras:

–Incrementando la frecuencia para enviar mas información

–Usar técnicas de modulación complejas que permitan comprimir los datos

ModulaciónModulación

• Modulaciones complejas requieren un señal fuerte, pero la cobertura disminuye

• Modems de alta velocidad comprimen los datos usando la misma línea, la tas de transmisión es la misma

• Los modems de 56k requieren una mejor línea telefónica para enviar tasas de transmisión mayores

• Si hay ruido en la línea el modem podría tirar la conexión o bajar la velocidad de conexión

• Más ruido, menos velocidad

Signal Strength

Strong Med Weak

Low Med High

Noise Level

•Binary Phase Shift Keyed (BPSK)

BPSK usa una fase para representar un 1 binario y otra fase para representar el 0, para un total de dos bits de datos binarios, es utilizada para transmitir datos a una tasa de 1 Mbps

•Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).

Con QPSK la señal portadora identifica cuatro cambios en fase y puede representar con esto cuatro bits binarios de datos, es utilizada para transmitir hasta una tase de 2 Mbps

•Complementary Code Keying (CCK)

CCK usa un conjunto complejo de funciones conocidad como Complementary codes para envíar los datos

Una de las ventajas de CCK sobre técnicas de modulación similares es que sufre menor distorsión multipath. Es utilizada para transmitir datos 5.5 y 11 Mbps

Modulación de la señal de radioModulación de la señal de radio

IEEE 802.11 StandardIEEE 802.11 Standard

• IEEE 802.11 se estandariza en julio de 1997

• Dos tecnologías de RF son definidas:

–Direct Sequence Spread Spectrum - 2 Mbps and 11Mbps

–Frequency Hopping Spread Spectrum - 1 Mbps and 2 Mbps

• IEEE 802.11b se estandariza en Septiembre de 1999

–Sólo una teconlogía de radiofrecuencia es definida DSSS @ 11Mbps

• 802.11 define in mayor desempeño

• 802.11 Ofrece interoperabilidad entre fabricantes

802.11a 802.11a

• Estandard aprobado por la IEEE en 1999

• Trabaja en la frecuencia de los 5GHz

• Utiliza una velocidad máxima de 54Mbps.

• Puede tener interferencia con telefonos inalámbricos y otros dispositivos que trabajan en la misma banda

802.11b 802.11b

• Usa la misma banda que el 802.11, 2.4GHz, pero incrementa su tasa de transmisión a 11 Mbps

• Permite una mayor cantidad de aplicaciones para el usuario al incrementar su tasa de transmisión

802.11g 802.11g

Trabaja en la frecuencia de los 2.4GHz

Opera a una velocidad de hasta 54Mbps

Es compatible con el 802.11b.

Es actualmente el estándar mas popular

Con antenas apropiadas se pueden cubrir distancias de hasta 50 Km

Tabla comparativa de las tecnología wireless A vs B vs G

Technología Spread spectrum

• Permite enviar información de datos mediante múltiples señales de radiofrecuencia

• Trabaja en el rango de las frecuencias no licenciadas

• Ofrece seguridad para la transmisión

• Ofrece resistencia a la interferencia de otras fuentes de radio

Modulación: Direct SequenceModulación: Direct Sequence

• Cada bit de datos se envía como un string de chips (chipping sequence) transmitidos en paralelo sobre un ámplio rango de frecuencia

• El mínimo chip rate es de 10 chips para 1 y 2 Mbps (BPSK/QPSK) y 8 chips para 11Mb (CCK).

Ejemplo si los bits por transmitir son: 1001

El chipping code es: 1=00110011011 0=11001100100

Los datos se pueden transmitir como:

00110011011 11001100100 11001100100 00110011011

1 0 0 1

Rango de transmisión- DS vs FHRango de transmisión- DS vs FH

• El rango de transmisión depende de detalles en la implementación:

–Potencia de transmisión

–Tipo de antena (ganancia, perdida del cable y factores del clima y condiciones ambientales

–Sensibilidad del radio

–Procesamiento de la ganancia (depende de la técnica de DSSS para la transferencia redundante de bits)

• Por éste procesamiento de la ganancia, la tecnología DSSS ofrece un rango mayor que FHSS.

Zona de cobertura del Access Point

1 Mbps DSSS

2 Mbps DSSS

5.5 Mbps DSSS

11 Mbps DSSS

Escalabilidad- DS vs FHEscalabilidad- DS vs FH

• Escalabilidad es la habilidad para ubicar mas de un access point en la misma área, incrementando el ancho de banda para ésta área para los usuarios que usan éste acces point

Escalabilidad con DSSSEscalabilidad con DSSS

Blue= 11Mb

Green=11Mb

Red=11Mb

Total Bandwidth=33MB!!!

Características adicionales de los Características adicionales de los access pointaccess point

• Los access point incorporan muchas características adicionales para su administración

–Active scanning (verificáción de usuarios

–registering (asociación con el AP)

–Power Management

–roaming

–Seguridad

–QoS

• Es importante que los AP proporcionen opciones para el roaming

• El roaming permite cambiar de access point

Roaming Roaming

File Server

Laptop with Wireless Adapter

AP

Access Point

Proceso de asociación de usuarios a un AP

Pasos para la asociación:

El cliente evalua las respuestas de los AP y selecciona el mejor AP

AP envía un PROBE RESPONSEAccess Point A

Access Point

B

Initial connection to an Access Point

El cliente envía un señal de PROBE

El cliente envia un requerimiento de validación al AP seleccionado

El AP confirma la validación y registra al cliente

El cliente envia un association request al AP seleccionado

AP confirma la asociación y registra al cliente.

Proceso de reasociación

Pasos para la reasociación:

El usuario escucha beacons del AP

El cliente evalua los beacons del AP y selecciona al mejor AP

El cliente envía association request al AP seleccionado.

El AP confirma la asociación y registra al cliente.

Access Point A

Access Point

B

Roaming from Access Point A to Access Point B

El AP B informa al AP A de la reasociación del cliente al AP B

AP A envía los paquetes guardadosen buffer al AP B y des registra al cliente.

Distorsión MultipathDistorsión Multipath

Ceiling

Floor

TX RX

Obstruction

Time

Received signals

Combined Results

Time

Diversity y MultipathDiversity y Multipath

• En un ambiente multipath, existen puntos nulos localizados en la zona de cobertura

• Al mover ligeramente la antena permite salir de un punto nulo y recibir la señal adecuadamente

RX1

RX2

TX

Ceiling

Obstical

•Las antenas dual diversity permiten que si una antena esta un punto nulo, la segunda no, proporcionando mejor desempeño en ambientes multipath

Multipath (Cont..)Multipath (Cont..)

• Señales multipath pueden causar una señal fuerte pero con bajos niveles de calidad

• El problema se genera por que–Señales de radiofrecuencia con baja intensidadd de señal no significan una comunicación pobres

–Baja calidad de la señal significa una pobre comunicación

Otros estandares de la familia Otros estandares de la familia 802.11802.11

TEMATEMA

• Topologías para redes WLAN

Wireless Bridging

• Conectividad LAN to LAN

Dos implementaciones para la tecnología wireless

Wireless Networking

• Conectividad para usuarios móbiles

Qué es la tecnología wireless LAN?

Wireless LAN es:–Local, no área amplia

–En un edificio o campus cobertura para usuarios móbiles

–Hasta vários kilómetros para topologías point-to-point (LAN to LAN)

–Radio o infrarojo

–Licencias no requeridas

–Cliente es dueño de los equipos (no hay cargo de uso)

No es :–Telefonía celular

–Pagers

–Packet Data

•LMDS

–PCS

Local Area Network (LAN)

Hub

Server Switch

Internet

Access Point Hub

Wireless LAN (WLAN) es una extensión de la LAN cableada

Ethernet Client

Topologías típicas para una LAN wireless

Access Point

Wireless “Cell”

Canal 6

Clientes Wireless

LAN Backbone

Canal 1

Access Point

Wireless “Cell”

Clientes Wireless

Topología wireless con repetidorTopología wireless con repetidor

Canal 1

Access Point

Cliente Wireless

Canal 1

Access Point

“Celda” wireless con repetidor

LAN Backbone

Topología con sistema de redundancia

Clientes Wireless

Backbone LAN

Canal 1 Canal 6

Topologías peer to peer

Configuración Peer to Peer (Modo Ad Hoc )

Wireless Clients

Wireless “Cell”

Modem

Ejemplo de zona de cobertura con Ejemplo de zona de cobertura con 3 AP´s3 AP´s

Canal 1 Canal 11 Canal l 6

Otros factores involucrados en el Otros factores involucrados en el diseño de la WLANdiseño de la WLAN

• Identificar el estado actual de la red y las necesidades de conectividad

• Identificar la infraestructura de la red

• Definir la dirección del negocio para identificar sus expectativas de crecimiento

• Obtener ésta información dentro del site survey

Infraestructura de la redInfraestructura de la red

• Conocer la red del cliente y sus aplicaciones

• Conocer la topología

• Inspeccionar físicamente el lugar para identificar los posibles puntos de problemas

Site SurveySite Survey

• Hacer del conocimiento del cliente los posible problemas

• Ser proactivo en lugar de reactivo

• Es una oportunidad de auxiliar al cliente

RF PropagationRF Propagation

• Las ondas de radio son reflejadas igual que las de luz

• Se puede reducir el reflejo usando antenas direccionables

RF Propagation (cont.)RF Propagation (cont.)

• Ondas reflejadas, desfasadas 1800 generan un efecto nulos

• Utilizar diversidad de antena para evitar el efecto

• Cuando se una una sóla antena hay que cambiar la ubicación

Nulls

RF Propagation (cont.)RF Propagation (cont.)

• Si la señal no es capaz de atravesar un objeto se crea un efecto de difracción

• LA difracción crea RF “shadows”

Shadow

InterferenciaInterferencia

CardboardWood Paper

Electrical Transformers

Microwave Ovens

Fluorescent Lighting

Firewalls