Redes de Area Local Inalámbricas

Lan Inalámbricas

En los años 80 sustituyeron a las LAN cableadas. Evita el costo de instalacion, facilita el traslado, etc.

Pero fue superado por:

Los Arquitectos incluyeron en su diseño costosos precableados para aplicaciones datos. Seguridad en los pares trenzados para redes LAN. Alternativa a la red LAN. Habra red cableada y estaciones de trabajo estacionarias con servidores LAN.

Estas redes LAN INALÁMBRICAS no requieren cables para transmitir señales, sino que utilizan ondas de radio o infrarrojas para enviar paquetes (conjunto de datos) a través del aire.

La mayoría de las redes LAN INALÁMBRICAS utilizan tecnología de espectro distribuido, la cual ofrece un ancho de banda limitado -generalmente inferior a 11 Mbps-, el cual es compartido con otros dispositivos del espectro.

La tecnología LAN Inalámbrica le ofrece a las Empresas en Creciemiento la posibilidad de tener redes sin problemas, que sean rápidas, seguras y fáciles de configurar.

Beneficios

Las redes LAN inalámbricas (WLAN) ofrecen diversas ventajas sobre las redes LAN convencionales (Ethernet, Token-Ring, fibra óptica) porque pueden ser móviles. Los beneficios son evidentes para computadoras portátiles y computadoras de escritorio, dado que el usuario puede verdaderamente trasladarse de un punto a otro y permanecer conectado a la red LAN y a sus recursos.

Los beneficios para el mercado de computadoras de escritorio, sistemas de empresas y servidores no son tan evidentes. La red puede establecerse sin incurrir en los gastos y las exigencias de colocar cables e instalar conectores en paredes. Además, las redes inalámbricas son flexibles, dado que las máquinas de escritorio pueden cambiarse de lugar sin ningún trabajo de infraestructura. Esto resulta particularmente útil al instalar sitios temporales o al trabajar en lugares "fijos" que periódicamente cambian de ubicación, tales como las empresas que se trasladan a otra oficina más grande cuando exceden la capacidad de sus instalaciones actuales.

Hasta la disponibilidad de la norma IEEE 802.11(que define El Control de Acceso al Medio y las características de la Capa Física, específicas para LAN Inalámbricas), las únicas soluciones de redes inalámbricas disponibles eran dispositivos de diseño original y baja velocidad. Esta norma estableció un sistema de 2Mbps en 1997. La ampliación IEEE 802.11b, aprobada en 1999, aumentó la velocidad a 11 Mbps. Esto ofrece aproximadamente la misma gama de rendimiento que una tarjeta Ethernet de 10 Mbps. La norma IEEE 802.11a está siendo considerada, y podría aumentar la velocidad hasta 25 Mbps o más.

Funcionamiento

La Tarjeta PC de la computadora portátil recibe y transmite información digital sobre una frecuencia de radio de 2,4 GHz. La tarjeta convierte la señal de radio en datos digitales (en realidad, pequeños paquetes de información) que la PC puede comprender y procesar.

La tarjeta PCI se conecta a una computadora de escritorio y funciona de modo similar a la Tarjeta PC, con la diferencia de que es especial para Portátiles.

El punto de acceso de software permite que una PC conectada a una red Ethernet (un tipo de red de área local muy común) pueda desempeñarse como punto de acceso de hardware.

El punto de acceso de hardware recibe y transmite información de forma similar a la tarjeta Tarjeta PC. Se conecta a la red Ethernet mediante un conector RJ-45 y maneja el tráfico entrante y saliente entre la red fija y los usuarios de la LAN INALÁMBRICA o "clientes", actuando así como un hub inalámbrico. En otras palabras, el punto de acceso de hardware se desempeña como portal o rampa de ingreso, para que los usuarios inalámbricos puedan acceder a una LAN cableada.

Es importante destacar que, tal como ocurre en una autopista en horas de máximo tráfico, cuantos más usuarios se hallan en el punto de acceso, tanto más lento será el tráfico. El punto de acceso de hardware se conecta a un hub, conmutador o encaminador, pero también puede conectarse directamente a un servidor mediante un adaptador de cable.

Modo de infraestructura.- Cuando se selecciona el modo de infraestructura (en la PC mediante la utilidad de configuración), el usuario puede enviar y recibir señales de radio (información) a través de un punto de acceso, el cual puede ser mediante hardware o software. Este punto de acceso se conecta a una red convencional mediante un cable, recibe la señal de radio del cliente y la convierte a formato digital que la red y el servidor pueden comprender y procesar. Si el usuario solicita información (por ejemplo, una página web), el punto de acceso envía una señal de radio a la PC del usuario de la LAN INALÁMBRICA. Los puntos de acceso están ubicados en las conexiones de red donde cualquier computadora, impresora u otro dispositivo de red se conectaría mediante un cable RJ-45 (similar a un enchufe telefónico, pero ligeramente más grande).

Modo de pares: Cuando se selecciona el modo entre pares (peer to peer), los usuarios se conectan a otras computadoras (ya sea portátiles o de mesa) equipadas con productos inalámbricos IEEE 802.11b de alta velocidad. Este modo se utiliza cuando no existen redes cableadas cuando un grupo de usuarios desea configurar su propia red para colaborar y compartir archivos. En el extremo de servidor/red, el gerente de tecnología de la información debe instalar un paquete de software, que su departamento debe introducir en el servidor apropiado.

Este paquete de software permite configurar, administrar y controlar el seguimiento del tráfico inalámbrico a través de la red.

Cada punto de acceso de hardware ofrece un caudal dehasta 11 Mbps. Esta capacidad es adecuada para las siguientes actividades:

* 50 usuarios, en su mayoría inactivos, que ocasionalmente consultan mensajes de correo electrónico de texto.
* 25 usuarios principales que utilizan intensamente servicios de correo electrónico y cargan o descargan archivos de tamaño moderado.
* 10 a 20 usuarios que constantemente están conectados a la red y trabajan con archivos grandes.

Para aumentar la capacidad, pueden agregarse más puntos de acceso, lo que brinda a los usuarios mayor oportunidad de ingresar a la red. Es importante destacar que las redes se consideran optimizadas cuando los puntos de acceso corresponden a distintos canales

Ejemplo: Una compañía puede establecer 3 puntos de acceso (con un alcance de hasta 100 metros cada uno) en 3 oficinas adyacentes, cada uno configurado a un canal distinto. En teoría, esto permitiría que numerosos usuarios "compartiesen" una capacidad total de hasta 33 Mbps (si bien ningún usuario podría alcanzar velocidades superiores a 11 Mbps). En la realidad, dado que los clientes se comunican con el punto de acceso que les ofrece la señal más intensa, el ancho de banda no necesariamente se distribuye uniformemente entre todos los usuarios.

LAN troncal cableada como una Ethernet. Conecta varios servidores, estaciones de trabajo, o dispositivos de encaminamiento para conectar otra red Existe un Modulo de Control que funciona como interfaz con la LAN inalámbrica.

LAN inalámbrica de celdas múltiples Existen varios módulos de control interconectados por una LAN cableada. Cada modulo da servicio a varios sistemas finales inalámbricos dentro de su rango de transmisión.

Configuración y Estructuración de una Lan Inalámbrica

Para Configurar y estructurar una LAN Inalámbrica se debe disponer de un Punto de Acceso, que cumple el estándar IEEE 802.11, compuesto por un software de protocolo y una tarjeta para redes inalámbricas. Con este producto se facilita la configuración de redes inalámbricas en modo Infraestructura, proporcionando una mayor seguridad en el control de acceso a la red por parte de los equipos inalámbricos.

La especificación del IEEE ha elegido la banda ICM (uso Industrial, Científico y Médico) de 2'4 GHz para la definición del estándar de LAN Inalámbrica, lo que garantiza su validez global por ser una banda disponible a nivel mundial. La banda ICM es para uso comercial sin licencia, limitando la potencia de transmisión para las redes locales inalámbricas a 100 mW. La velocidad de enlace entre los equipos inalámbricos es de 2 Mbps, máxima velocidad definida en el estándar IEEE802.11, con una modulación de señal de espectro expandido por secuencia directa (DSSS). Con esta técnica de modulación, cada bit de datos a transmitir, se sustituye por una secuencia de 11 bits equivalente y fácilmente reconocible por el receptor, de manera que aunque parte de la señal de transmisión se vea afectada por interferencias, el receptor aún puede reconstruir la información a partir de la señal recibida.

El Punto de Acceso está compuesto por:

* Una tarjeta LAN INALÁMBRICA (LAN Inalámbricas.)

* El Software de protocolo para redes LAN Inalámbricas 802.11.

Actúa como puente entre la red inalámbrica y una red fija (Ethernet). Los únicos conectores son el de alimentación y el de cable fijo, conector 10Base-T (RJ-45). También existen dos antenas que se colocan en posición vertical durante el uso. Cumple con la norma IEEE 802.11b (Espectro de propagación de secuencias a alta velocidad). Admite una temperatura entre 0 - 40ºC (temp. en operación)Humedad: 95% (sin condensación)

Funcionamiento general de una tarjeta para LAN inalámbricas:

Cumple con el estándar IEEE802.11. Alcance: 50 metros en oficinas densas, 100 metros en oficinas abiertas, 800 metros en exterior. Frecuencia intermedia: 280 MHz. Rango de frecuencias: 2,4 GHz (desde 2.412 MHz hasta 2.484 MHz). Antena: Externa omnidireccional.

Software para punto de acceso de red LAN inalámbrica:

El paquete "Punto de Acceso de Software" (SAP). Es un programa que se instala en una computadora equipada con una unidad de Punto de Acceso ofrece la funcionalidad de la misma.

Usos de las Lan Inalámbricas

Acceso Nómada

* Permite un enlace no guiado entre un centro o servidor de LAN y un terminal de datos
móvil con antena (computadora portátil).
* El usuario se pueden desplazar con la computadora portátil y conectarse con servidores
de LAN Inalámbricos desde distintos lugares.

Tarjeta para Notebook, la cual sirve para configurar a la Portátil para las LAN Inalámbricas, tiene antena integrada y puede transmitir 11 Mbits/segundo

Otra de las grandes ventajas que se deriva del empleo del Punto de Acceso es la posibilidad de enlazar una red inalámbrica con una red de cable Ethernet. Ambas redes, inalámbrica y de cable, quedarían de este modo integradas en una única red global, de manera que cualquier PC de la red de cable pueda comunicar con cualquier PC de la red inalámbrica y viceversa.

Teniendo en cuenta que en la red de Infraestructura el PC que lleva el control de acceso puede ser cualquier equipo de la red, el uso del Punto de Acceso permite ampliar las actuales redes de cable Ethernet sólo en base a la instalación de nuevos puntos con dispositivos inalámbricos, sin necesidad de seguir instalando cables de red. * El uso del Punto de Acceso, en la ampliación de redes de cable Ethernet existentes está especialmente indicado en enlaces entre plantas de un mismo edificio, entre edificios cercanos y/o entre locales próximos pero sin continuidad.

Para ello se usa el denominado Puente. El Puente o Bridge cumple el estándar IEEE802.11 y está compuesto por el software de protocolo para redes inalámbricas y una tarjeta de redes inalámbricas.

El Puente tiene como finalidad la unión ( o puente ) entre dos redes de cables tradicionales (Ethernet), separadas por un cierto espacio físico, que hagan imposible o dificultosa su unión por cable.

El uso del Puente permite la facil interconexión entre dos redes de cables situadas en locales cercanos, en pisos diferentes o hasta en edificios separados, ahorrando al usuario las costosas obras de infraestructura ( zanjas, cableados, etc.,).

La solución que aporta la utilización del Puente frente a enlaces punto a punto o temporales, vía red telefónica conmutada, proporciona una muy superior velocidad en la transferencia de datos ( hasta 60 veces más), sin más costes que el uso del propio Puente

Interconexión de Redes Ethernet mediante Puente

Las redes inalámbricas pueden ser configuradas en los siguientes entornos:

1.- Red "ad-hoc":

Es aquella en la que todos los ordenadores (de sobremesa y/o portátiles) provistos de tarjetas de red inalámbrica pueden comunicarse entre sí directamente. Es una red igual (sin servidor central) establecida temporalmente para satisfacer una necesidad inmediata, formando así una red temporal.

2.- Red Infraestructura.

Es aquella en la que todos los ordenadores (de sobremesa y/o portátiles) provistos de tarjetas de red inalámbrica trabajan en orden jerárquico, por el que uno de los ordenadores de la red es el punto de enlace entre todos los PCs de la misma red. Desde ese ordenador se lleva el control de acceso, como medida de seguridad del resto de los equipos que forman parte de la red. Para configurar la red de Infraestructura, se requiere que sobre el ordenador elegido para llevar el control se instale un Punto de Acceso, conforme al estándar IEEE 802.11.

Aplicaciones típicas de Lan Inalámbrica

Enlace de áreas físicas independientes mediante Puntos de Acceso:

El enlace entre redes inalámbricas situadas en diferentes plantas de un mismo edificio es un perfecto ejemplo del uso del Punto de Acceso para realizar el enlace entre redes inalámbricas independientes, mediante un mínimo cableado Ethernet, en aquellas situaciones de cobertura límite de las antenas debido a obstáculos importantes.

Enlaces o Interconexión entre Edificios:

* En la conexión de redes LAN situadas en edificios vecinos, sean LAN cableadas o no, se usa un enlace no guiado entre los edificios, los dispositivos conectados son puentes o dispositivos de encaminamiento.

* Este enlace punto a punto no es en sí una LAN, pero ésta aplicación se usa en las LAN Inalámbricas.

La combinación del Punto de Acceso y el Puente permite llevar a cabo el enlace entre dos áreas inalámbricas, cuando resulta imposible o demasiado caro realizar esta unión mediante un cable.

Para una situación similar entre dos redes Ethernet existentes, el Puente que permite enlazar ambas inalámbricamente salvando vía radio los obstáculos que impedían su unión mediante un cable.

Redes inalámbricas en el mismo área física:

Dos o más redes inalámbricas, tanto en modo Ad-Hoc como de Infraestructura, pueden coexistir simultáneamente en el mismo área física de cobertura de sus antenas, de forma totalmente transparente a los usuarios de cada una de las redes. Además, mediante una sencilla operación de asignación de canales en su configuración, ambas redes pueden operar a pleno rendimiento de su ancho de banda a 2 Mbps.

Requisitos de las LAN Inalámbricas:

Además de incluir los requisitos de cualquier otra red LAN, incluyendo:

* Alta capacidad
* Cobertura de pequeñas distancias
* Conectividad total de las estaciones conectadas
* Capacidad de difusión

Existe un conjunto de necesidades específicas para entornos de LAN Inalámbricas:

Rendimiento: El uso del protocolo MAC debe ser eficiente para maximizar la capacidad.

Número de Nodos: pueden dar soporte a muchos nodos mediante el uso de varias celdas.

Conexión a la LAN Troncal: se da la interconexión con estaciones situadas en una LAN troncal cableada. Se da soporte a las LAN Inalámbricas con infraestructura por medio de Módulos de control que conectan ambos tipos de LAN, a los usuarios nómadas y a las LAN Inalámbricas ad hoc.

Area de Servicio: La superficie de cobertura tiene un diámetro típico entre 100 y 300 metros.

Consumo de Batería: Cuando los usuarios móviles usan adaptoadores sin cable necesitan una batería de larga vida.

Rebustez en la transmición y seguridad: El diseño de una LAN inalámbrica debe permitir transmiciones fiables incluso en entornos ruidosos y debe ofrecer cierto nivel de seguridad contra escuchas.

Funcionamiento de red ordenada: Es problable que dos o mas redes operen en alguna zona donde sea posible la interferencia entre ella, esto fustra el funcionamiento delalgoritmo MAC y pueden permitir accesos no autorizados a una LAN particular.

Funcionamiento sin licencia: Los usuarios preferirian trabajar sobre LAN inalámbricas que no necesitan de una licencia para la banda de frecuencia usada por la red.

Sin intervención/nómada : El protocolo MAC usado deberia permitir a las estaciones móviles desplazarse de una celda a otra.

Configuración dinámina : Los aspectos de direccionamiento MAC y de gestión de red de la LAN deberián permitir la inserción, eliminacion y traslado dinámicos y automáticos de sistemas finales sinafectar a otros usuarios.

Tecnologías de Lan Inalámbrica

Las LAN inalámbricas se clasifican generalmente de acuerdo con la técnica de transmisión usada. Las actuales se encuentran en las siguientes categorías:

LAN de infrarrojos (IR)

Una celda individual en un LAN IR está limitada a una sola habitación dado que la luz infrarrojo no es capaz de atravesar muros opacos.

LAN de espectro expandido

En la mayoría de los casos estas LAN operan en las bandas ISM, que no necesitan licencia FCC para su uso en los E.E.U.U. Estas LAN hace uso de la tecnología de transmisión de espectro expandido.

Microondas de banda estrecha

Estas LAN operan en el rango de las microondas. algunos de estos productos a frecuencia en donde es necesario la licencia FCC, y otras en algunas bandas ISM.

En la tabla se resumen algunas de las características principales de estas tres tecnologías:

Glosario

Ethernet

Ethernet es una red de 10 a 1000 Mbps que utiliza cables dedicados en el hogar o la oficina. Los usuarios deben estar conectados físicamente a la red en todo momento para poder acceder a la misma.

802.1110

El control de acceso a medio (MAC) y las características físicas de las redes de área local inalámbricas se definen en esta norma. La unidad de control de acceso al medio de esta norma está diseñada para soportar unidades de capas físicas a medida que sean incorporadas de acuerdo con la disponibilidad del espectro. Esta norma incluye tres unidades de capas físicas: dos unidades de radio (ambas operan en la banda de 2400 a 2500 MHz) y una unidad infrarroja de banda base. Una de las unidades de radio utiliza la técnica de espectro distribuido con salto de frecuencia, en tanto que la otra utiliza la técnica de espectro distribuido de secuencia directa.

Celda

Un área de cobertura que abarca varios equipos proporcionada por el punto de acceso. También se denomina microcelda.

Canal

Especifica el canal por omisión (norma 802.11).

Secuencia directa

Es el método que las tarjetas inalámbricas utilizan para transmitir datos por el espectro de frecuencias. El otro método es el salto de frecuencias. La secuencia directa distribuye los datos sobre una gama de frecuencias (canal), en tanto que el salto de frecuencias conmuta entre una banda angosta y otra aproximadamente 10 veces por segundo.

PCMCIA

Siglas de la Asociación Internacional de Tarjetas de Memoria para Computadoras Personales. También se utilizan para designar un dispositivo físico que actualmente se denomina Tarjeta PC.

Roaming

En una red de infraestructura, es cuando una PC inalámbrica se traslada fuera del alcance del punto de acceso al cual estaba previamente estaba conectada y se comunica a través de un punto de acceso distinto. Al distribuir físicamente los puntos de acceso en todo el ambiente de red, las computadoras siempre pueden conectarse, independientemente del lugar en el que se encuentren ubicadas o donde se trasladen.

Dominio

Es aquel formado por un grupo de estaciones asociadas para establecer comunicación directa.