Estudio sobre redes inalámbricas MESH en la Universidad Veracruzana

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

Facultad de Contaduría y Administración

Estudio del conocimiento en las Redes
inalámbricas MESH.

Monografía.

Para obtener el Título de:

Licenciado en Sistemas
Computacionales Administrativos

Presenta:
Walberto Guillermo Bravo González

Asesor:
M.C. Rubén Álvaro González Benítez

Cuerpo Académico
Tecnologías de la Información y las
Organizaciones Inteligentes en la Sociedad
Del Conocimiento

Xalapa-Enríquez, Veracruz Julio 2008

“DEDICATORIAS Y/O AGRADECIMIENTOS”.

A mi madre, por todo el esfuerzo que ha realizado por
darme un futuro mejor, y darme su apoyo en todo lo que he
necesitado.

A mi padre, por ser un ejemplo en mi formación y en
mi vida, por todos sus consejos y apoyo incondicional en
mis desiciones.

A mis hermanos, mis primos, y mis amigos por ser los
mejore compañeros que tuve en la universidad y por todas las
salidas para quitarse el estrés.

A mis cuates de la UV por hacer un ambiente mejor
a cada momento en la facultad.

A Rubén y mis sinodales por el apoyo en este trabajo.

ÍNDICE
Resumen ........................................................................................................ 1
Introducción.................................................................................................... 2

Capitulo 1. Redes inalámbricas.
1.1 Introducción. ............................................................................................ 6
1.2 Antecedentes. .......................................................................................... 6
1.3 Características de las redes inalámbricas. .............................................. 7
1.3.1 Como funcionan las redes inalámbricas..................................... 7
1.3.2 Ventajas de las redes inalámbricas ............................................ 8
1.3.3 Inconvenientes de las redes inalámbricas.................................. 9
1.4 Clasificación de las redes de computadoras. ......................................... 10
1.4.1 WPAN. ...................................................................................... 12
1.4.2 WLAN. ...................................................................................... 14
1.4.3 WMAN. ..................................................................................... 15
1.4.4 WWAN. ..................................................................................... 17
1.5 Topologías de red. ................................................................................. 18
1.6 Tecnologías de las redes inalámbricas. ................................................. 19

Capitulo 2. Redes MESH.
2.1 Introducción............................................................................................ 25
2.2 conceptos básicos. ................................................................................. 26
2.3 Topología Mesh o en Malla. ................................................................... 28
2.3.1 Términos relacionados.............................................................. 29
2.4 Arquitectura de las redes Mesh.............................................................. 30
2.5 Características especificas de las redes Mesh....................................... 32
2.5.1 ajustes reales. .......................................................................... 32
2.5.2 Precio. ...................................................................................... 32
2.5.3 Organización y modelo de negocios......................................... 33
2.5.4 facilidad y simplicidad............................................................... 33
2.5.5 Red robusta. ............................................................................. 33
2.5.6 potencia. ................................................................................... 34
2.5.7. Integración............................................................................... 34

I

2.5.8 Entornos de aplicación de las redes Mesh. ............................. 34
2.6 Técnicas de funcionamiento de las redes Mesh..................................... 36
2.7 Aplicaciones. .......................................................................................... 38

Capitulo 3 Retos y desafíos en las redes inalámbricas tipo Mesh.
3.1Introducción............................................................................................. 40
3.2 Niveles o Capas de las redes Mesh. ...................................................... 42
3.2.1 Capa o nivel físico..................................................................... 42
3.2.2 Capa de enlace o Capa MAC. (Médium Access Control) ......... 43
3.2.3 Capa de red. ............................................................................. 44
3.2.4 Capa de transporte. .................................................................. 47
3.3 Protocolos de enrutamientos de las redes Mesh.................................... 48
3.3.1 Elementos de enrutamiento Mesh. ........................................... 48
3.3.2 Tipos de protocolos de enrutamiento Mesh.............................. 48
3.3.3 Mediciones. .............................................................................. 49
3.4 Protocolos de enrutamiento Mesh – Ejemplos ....................................... 50
3.4.1 MMRP (MobileMesh)................................................................ 50
3.4.2 OSPF........................................................................................ 51
3.4.3 OLSR........................................................................................ 51
3.4.4 OLSR con medidas ETX .......................................................... 52
3.4.5 AODV ...................................................................................... 53
3.5 Estándares Mesh. .................................................................................. 53
3.5.1 IEEE 802.16 ............................................................................. 53
3.5.2 IEEE 802.11s............................................................................ 54
3.5.3 IEEE 802.15.5 .......................................................................... 54
3.6 Tópicos y limitaciones. .......................................................................... 54
3.6.1 Calidad de servicio en las redes Mesh (QoS Mesh)................ 55
3.6.2 Latencia.................................................................................... 55
3.6.3 Rendimiento ............................................................................. 55
3.6.4 Seguridad ................................................................................. 55
3.6.5 Distribuciones IP....................................................................... 56
3.7. Hardware Mesh ..................................................................................... 56
3.7.1 4G Access Cube ....................................................................... 57
3.7.2 Mesh Node ............................................................................... 58

II

3.7.3 Linksys WRT54G, GS, GL ........................................................ 60
3.7.4 Locustworld MeshAP ................................................................ 61
3.7.5 Hardware Mesh: Laptops personalizadas................................. 62
3.8 Software relacionado con las redes inalámbricas Mesh......................... 62
3.8.1 MeshLinux ................................................................................ 63
3.8.2 Zebra/QuaggaZebra/Quagga.................................................... 63
3.8.3 CUWinCUWin ........................................................................... 63
3.8.4 Pebble....................................................................................... 64
3.8.5 OpenWRT................................................................................. 64
3.8.6 FreifunkFirmware ...................................................................... 64
3.9 Proyectos de redes inalámbricas Mesh implantados ............................. 65
3.9.1. Atenas ..................................................................................... 65
3.9.2. WCN, Belgrado, Serbia y Montenegro .................................... 66
3.9.3. CUWiN .................................................................................... 66
3.9.4. Doula, Camerún ...................................................................... 67
3.9.5 FunkFeuer (radiofaro)............................................................... 68
3.8.6. TFA: Technology For Al........................................................... 70

Conclusiones ............................................................................................... 72
Fuentes de Información................................................................................ 75
Índice de figuras ........................................................................................... 79
Índice de tablas ............................................................................................ 80

III

RESUMEN

La información que se encuentra en ésta monografía es el fruto de una investigación
que consiste en reunir datos que otorguen validez a la misma. Esencialmente es un
tipo de ensayo sobre las redes inalámbricas tipo MESH donde se hablan de diferentes
temas enfocados a unos solo, iniciando con una introducción de las redes inalámbricas
en general, donde se habla de los diferentes tipos de redes que existen, después se
explican las redes tipo MESH en donde se tocan temas tales como su funcionamiento
y sus características principales. Por ultimo se hace énfasis a los tópicos de las redes
MESH donde se explican sus ventajas, desventajas, sus limitaciones, y se ejemplifican
algunos casos de éxito donde se implanto esta tecnología.

1

El presente trabajo es una investigación esencialmente sobre las redes
inalámbricas de tipo MESH, el cual se sustenta en diferentes documentos
bibliográficos de actualidad. La idea principal de la realización de esta monografía
surge a raíz de observar como la tecnología hoy en día es una herramienta
indispensable tanto para la comunicación como para la realización de diferentes
actividades tanto personales, académicas o empresariales por mencionar algunos
ejemplos.

Se puede afirmar que las redes inalámbricas en nuestros días están en su
apogeo, la gran mayoría de las personas ocupa algún dispositivo o equipo para
comunicarse, tanto una computadora portátil como un teléfono celular. La información
es una herramienta indispensable hoy en día, y las redes de computadoras nos
ayudan a acceder a esta.

En la actualidad se precisa tener nuevas tecnologías que nos ayuden en el
manejo de la información y en el desarrollo de las comunicaciones, las tecnologías de
la información en nuestros días, están cambiando la forma tradicional de hacer las
cosas, las personas que trabajan en dependencias de gobierno, en empresas privadas
o que trabajan como profesionales en cualquier campo utilizan las tecnologías de
información cotidianamente mediante el uso de Internet.

Una de las tecnologías más prometedoras y discutidas en esta década es la de
poder comunicar computadoras mediante tecnología inalámbrica. Las redes
inalámbricas facilitan la operación en lugares donde la computadora no puede
permanecer en un solo lugar, como en escuelas, edificios, campus, o hasta incluso en
comunidades

3

Las redes inalámbricas pueden tener mucho auge en nuestro país debido a la
necesidad de movimiento que se requiere en la industria.

Dentro del enorme horizonte de las comunicaciones inalámbricas y la
computación móvil, las redes inalámbricas van ganando adeptos como una tecnología
madura y robusta que permite resolver varios de los inconvenientes del uso del cable
como medio físico de enlace en las comunicaciones, muchas de ellas de vital
importancia en el trabajo cotidiano.

Las redes en MESH son una nueva tecnología que puede satisfacer las
necesidades antes mencionadas; pueden operar tanto en ambientes interiores como
exteriores, en redes tipo campus, inclusive en redes metropolitanas (MAN).

En este documento se abarcaran diferentes temas compilados en tres
capítulos:

• REDES INALAMBRICAS.- En general es una introducción a las
diferentes tecnologías inalámbricas que existen, sus ventajas,
desventajas y características esenciales de las mismas.
• REDES MESH.- En este capitulo se explica a grandes rasgos las redes
MESH, dando una introducción y explicando su funcionamiento y
características.
• RETOS Y DESAFÍOS EN LAS REDES INALÁMBRICAS TIPO MESH.-
Por ultimo se habla sobre los tópicos de las redes MESH, sus
limitaciones, y características más específicas como los diferentes
protocolos de enrutamiento, y algunos casos de éxito donde se han
implantado este tipo de tecnología.

4

CAPITULO I
REDES INALÁMBRICAS

1.1 Introducción.

En los últimos años las redes de computadoras inalámbricas han ganado mucha
popularidad, que se ve acrecentada conforme sus prestaciones aumentan y se
descubren nuevas aplicaciones para ellas. Las redes inalámbricas permiten a sus
usuarios acceder a la información y a los recursos en tiempo real sin necesidad de
estar físicamente conectados a un determinado lugar.

Con las redes inalámbricas, la conexión, por si misma es móvil, elimina la
necesidad de usar cables y establece nuevas aplicaciones añadiendo flexibilidad a la
red, y lo más importante; incrementa la productividad y eficiencia en la empresa donde
está instalada. Pero no solamente encuentran aplicación en empresas, si no que su
extensión se expande a ambientes públicos, en aras metropolitanas, como medio de
acceso a Internet.

1.2 Antecedentes.

La primera red inalámbrica fue desarrollada de la University of Hawaii en 1971
para enlazar los ordenadores de cuatro islas sin utilizar cables de teléfono. Las redes
inalámbricas entraron en el mundo de los ordenadores personales en los 80, cuando la
idea de compartir datos entre ordenadores se estaba haciendo popular. Algunas de
las primeras redes inalámbricas no utilizaban ondas de radio, sino que empleaban
transceptores (transmisores-receptores) de infrarrojos. Desgraciadamente, los
infrarrojos no terminaron de despegar porque ese tipo de radiación no puede
atravesarlos objetos físicos. Por tanto, requieren un paso libre en todo momento, algo
difícil de conseguir en la mayoría de las oficinas [1]

6

1.3 Características de las redes inalámbricas.

Las redes inalámbricas son solo una evolución de las redes cableadas, las cuales
no se verán remplazadas por las inalámbricas, antes que nada, debemos saber como
funciona esta tecnología para poder entenderla mejor y sacarle el mejor provecho.
Como cualquier tecnología las redes inalámbricas poseen ventajas y desventajas y
además son clasificadas en diferentes tipos.

1.3.1 Como funcionan las redes inalámbricas

Las redes inalámbricas no solo funcionan sin cables, sino que además de eso,
trabajan perfectamente sin que los usuarios puedan tener contacto con el punto de
acceso al que se está conectado. En la actualidad una conexión a través de un medio
obstruido suele parecer normar, pero no siempre fue así.

En el comienzo de las redes inalámbricas, se utilizaban frecuencias de
radiación electromagnética más bajas, justo por debajo del espectro visible,
concretamente la radiación infrarroja. Este tipo de redes tenían y siguen teniendo una
gran limitación: se necesita un medio de visión entre un transceptor infrarrojo y otro.

Aunque la radiación infrarroja sigue utilizándose hoy en día en diferentes
dispositivos como lo son: agendas electrónicas, celulares, controles remotos, etc. Su
uso esta reservado para conexiones Ad Hoc cortas especiales. Por ejemplo se puede
configurar una red Ad Hoc para transferir archivos entre dos equipos portátiles. Este
tipo de conexión requiere una gran proximidad y así como las redes inalámbricas
antiguas, un medio de visión libre entre los dos transceptores.

En la Figura 1. Se muestra un esquema donde se puede observar que las
redes inalámbricas funcionan a 2.4 Ghz. O incluso a mayor frecuencia, muy, muy por
debajo del espectro de la luz visible.

7

Figura 1. Espectro Electromagnético [1]

1.3.2 Ventajas de las redes inalámbricas.

Las ventajas mas señaladas de las redes inalámbricas son:

• Movilidad. las redes inalámbricas proporcionan a los usuarios acceso a la
información en tiempo real en cualquier lugar dentro de la organización o el
entorno público (zona limitada) en el que están desplegadas. La libertad de
movimientos es uno de los beneficios más evidentes de las redes inalámbricas.
Una computadora o cualquier otro dispositivo se puede situar en cualquier punto
del área de cobertura de la red sin tener que depender de que si es posible o no
hacer llegar un cable hasta este sitio.

• Simplicidad y rapidez en la instalación. la instalación de una
red inalámbrica es rápida, fácil y elimina la necesidad de tirar cables
a través de paredes y techos. Esto es de gran ayuda para hacer una rede en sitios
donde no se tiene acceso a lugares para implementar cableado.

8

• Flexibilidad. La tecnología inalámbrica permite a la red llegar a puntos de difícil
acceso para una red cableada. Dentro de la zona de cobertura de la red
inalámbrica los dispositivos o nodos se podrán comunicar y no estarán atados a
un cable para poder estar comunicados. Por ejemplo, para la realización de una
investigación se puede utilizar una lap-top conectada a una red inalámbrica en el
campus de una facultad.

• Poca planificación. Con respecto a las redes cableadas, antes de cablear un
edificio o unas oficinas se debe pensar mucho sobre la distribución física de las
máquinas, mientras que con una red inalámbrica sólo nos tenemos que preocupar
de que el edificio o las oficinas queden dentro del ámbito de cobertura de la red.

• Costo de propiedad reducido. mientras que la inversión inicial requerida para una
red inalámbrica puede ser más alta que el costo en hardware de una LAN, la
inversión de toda la instalación y el costo durante el ciclo de vida puede ser
significativamente inferior. Los beneficios a largo plazo son superiores en
ambientes dinámicos que requieren acciones y movimientos frecuentes.

• Escalabilidad. los sistemas de red inalámbricos pueden ser configurados en una
variedad de topologías para satisfacerlas necesidades de las instalaciones y
aplicaciones específicas. Las configuraciones son muy fáciles de cambiar y
además resulta muy fácil la incorporación de nuevos usuarios a la red. [2]

• Diseño. Los receptores son bastante pequeños y pueden integrarse dentro de un
dispositivo y llevarlo en un bolsillo, etc. Por ejemplo las PDA, teléfonos celulares,
IPOD etc.

• Robustez. Ante eventos inesperados que pueden ir desde un usuario que se
tropieza con un cable o lo desenchufa, hasta un pequeño terremoto o algo similar.
Una red cableada podría llegar a quedar completamente inutilizada, mientras que
una red inalámbrica puede aguantar bastante mejor este tipo de percances
inesperados. [3]

9

1.3.3 Inconvenientes de las redes inalámbricas.

• Calidad de Servicio. Las redes inalámbricas ofrecen una peor calidad de servicio
que las redes cableadas. Estamos hablando de velocidades que no superan
habitualmente los 10 Mbps, frente a los 100 que puede alcanzar una red normal y
corriente. Por otra parte hay que tener en cuenta también la tasa de error debida a
las interferencias. Esta se puede situar alrededor de 10-4 frente a las 10-10 de las
redes cableadas. Esto significa que hay 6 órdenes de magnitud de diferencia y eso
es mucho. Estamos hablando de 1 bit erróneo cada 10.000 bits o lo que es lo
mismo, aproximadamente de cada Megabit transmitido, 1 Kbit será erróneo. Esto
puede llegar a ser imposible de implantar en algunos entornos industriales con
fuertes campos electromagnéticos y ciertos requisitos de calidad.[2]

• Interferencias. Se pueden ocasionar por teléfonos inalámbricos que operen a la
misma frecuencia, por redes inalámbricas cercanas o incluso por otros equipos
conectados inalámbricamente a la misma red.

• Seguridad. Las redes inalámbricas tienen la particularidad de no necesitar
un medio físico para funcionar. Esto fundamentalmente es una ventaja, pero
se convierte en una desventaja cuando se piensa que cualquier persona
con una computadora portátil u otro dispositivo inalámbrico solo necesita
estar dentro del área de cobertura de la red para poder intentar acceder a
ella. Como el área de cobertura no esta definida por paredes o por ningún
otro medio físico, a los posibles intrusos no les hace falta estar dentro de un
edificio o estar conectado a un cable. Además, el sistema de seguridad que
incorporan las redes Wi-Fi no es de lo más fiables.

1.4 Clasificación de las redes de computadoras.

Las redes de computadoras son muy diversas dado que son varios los parámetros
que las pueden caracterizar; así existen varias clasificaciones de estas. En este
trabajo de investigación se profundizará en las redes inalámbricas y su rango de
cobertura.

10

Las redes de computadoras se pueden clasificar por:

1.- Por el tipo de medio de transmisión.

2.- Rango de cobertura

Redes de computadoras de acuerdo al medio de transmisión.

a) Alambicas o Alambradas.- Los dispositivos de datos y comunicación se
interconectan usando algún tipo de medio cableado.
b) Inalámbricas.- Estas redes de comunicación se efectúan a través del
espectro radioeléctrico

Redes de computadoras de acuerdo al rango de cobertura:

a) Personal Area Network. (PAN) Redes con cobertura de 1 a 10 metros.
b) Local Area Network. (LAN) Redes con cobertura de 10 a 300 metros.
c) Metropolitan Area Network. (WAN) una red que interconecta LAN´s en una
ciudad.
d) Wide Area Network (WAN) una red que interconecta ciudades o MAN´s.
e) Wide Area Network (WAN) Redes de área amplia capaz de cubrir distancias
desde unos 100 hasta unos 1000 km, dando el servicio a un país o un
continente.

La clasificación anterior se define como tal para el caso de las redes alambicas;
sin embargo, existe su equivalente para redes inalámbricas para cuyo caso sólo se
interpone la letra “W” de Wireless. Así:

a) WPAN

b) WLAN

c) WMAN

d) WWAN

11

En la Figura 2. Se muestra un esquema del rango de cobertura en los
diferentes tipos de redes inalámbricas. Comenzando con la WPAN, seguida de
la WLAN, consecutivamente la WMAN o WIMAX y por ultimo las WWAN, que
son las redes de mayor cobertura.

Figura 2. Rango de cobertura de las redes inalámbricas [5]

1.4.1 WPAN

Las redes inalámbricas de área personal son redes que comúnmente cubren
distancias de 0 a 10 metros como máximo, normalmente utilizadas para conectar
varios dispositivos portátiles personales sin la necesidad de utilizar cables.

12

La característica principal de este tipo de redes es que enfocan sus sistemas
de comunicación a un área de unos cuantos metros a la redonda que envuelven a una
persona o a algún dispositivo ya sea que esté en movimiento o no. En comparación
con las redes de área local, una conexión echa a través de una WPAN involucra muy
poca infraestructura o conexiones directa hacia el mundo exterior.

En una WPAN un aparato crea una conexión que dura tanto como lo requiera
por lo que dicha conexión tiene una vida finita. Por ejemplo una aplicación de
transferencia de archivos puede lograr una conexión lo suficientemente larga solo para
que su propósito se lleve a cabo. Cuando esta aplicación termina, la conexión entre los
dos aparatos se puede separar. No puede haber un registro de los aparatos a los que
estuvo conectado un dispositivo en una WPAN o de los aparatos que se valla a
conectar. Por ejemplo una computadora portátil se puede conectar a un PDA en un
momento, con una cámara digital en otro y a un teléfono celular en otro momento. En
algunos momentos, dicha computadora se puede conectar con cualquiera de todos los
dispositivos anteriormente mencionados. La tecnología WPAN debe ser capaz de
soportar la conexión de una forma rápida y eficiente son necesidad de tener un
despliegue previo de ningún tipo. [4]

En la figura 3. Se muestra un ejemplo de una comunicación en una red WPAN
en este ejemplo se utiliza la tecnología Bluetooth. Donde los usuarios envían y
reciben datos por medio de diferentes equipos con esta tecnología, como teléfonos
celulares, impresoras, laptops, etc.

Figura 3. Esquema de una PAN. [6]

13

1.4.2 WLAN

Las redes de área local inalámbricas constituyen en la actualidad una solución
tecnológica de gran interés en el sector de las comunicaciones inalámbricas de banda
ancha. Estos sistemas se caracterizan por trabajar en bandas de frecuencia exentas
de licencia de operación, lo cual dota a la tecnología de un gran potencial de mercado
y le permite competir con otro tipo de tecnologías de acceso inalámbrico de última
generación como UMTS y LMDS, pues éstas requieren de un importante desembolso
económico previo por parte de los operadores del servicio. Ahora bien, ello también
obliga al desarrollo de un marco regulatorio adecuado que permita un uso eficiente y
compartido del espectro radioeléctrico de dominio público disponible. [7]

Originalmente las redes WLAN fueron diseñadas para el ámbito empresarial.
Sin embargo, en la actualidad han encontrado una gran variedad de escenarios de
aplicación, tanto públicos como privados: entorno residencial y del hogar, grandes
redes corporativas, PYMES, zonas industriales, campus universitarios, entornos
hospitalarios, cyber-cafés, hoteles, aeropuertos, medios públicos de transporte,
entornos rurales, etc. Incluso son ya varias las ciudades en donde se han instalado
redes inalámbricas libres para acceso a Internet.

Básicamente, una red WLAN permite reemplazar por conexiones inalámbricas
los cables que conectan a la red las computadoras portátiles u otro tipo de
dispositivos, dotando a los usuarios de movilidad en las zonas de cobertura alrededor
de cada uno de los puntos de acceso, los cuales se encuentran interconectados entre
sí y con otros dispositivos o servidores de la red cableada.

El futuro de la tecnología WLAN pasa necesariamente por la resolución de cuestiones
muy importantes sobre seguridad e interoperabilidad, en donde se centran
actualmente la mayor parte de los esfuerzos.

En la Figura 4. Se muestra un diagrama de una red WLAN la cual se compone
de tres Access poits los cuales reparten la señal a diferentes equipos inalámbricos.

14

Figura 4. Arquitectura básica de una WLAN. [7]

1.4.3 WMAN.

WMAN (wireless Metropolitan Area Network) es una red que abarca un área
metropolitana, como, por ejemplo, una ciudad o una zona suburbana. Una WMAN
generalmente consta de una o más WLAN dentro de un área geográfica común. Este
tipo de red utiliza el estándar 802.16 comúnmente llamado WIMAX. (Worldwide
Interoperability for Microwave Access.)

Wimax es una nueva tecnología inalámbrica q intentara competir para ganarle
el puesto a las tecnologías por cable. La ventaja que tiene es que es mucho menos
costoso, por ejemplo poner una torre a 30 o 50 Km. de un área metropolitana y servir
de Internet a esta área es mucho menos costoso que meter el cableado casa por
casa. Además de todo esto la ventaja que tiene comparada con otras redes
inalámbricas es su gran tasa de transmisión debido a que puede llegar y sobrepasar a
la tasa de un ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line).

15

En la Figura 5. Se muestra el funcionamiento de una red WMAN, la cual
reparte la señal desde una estación base a diferentes puntos de una comunidad,
proporcionando acceso de banda ancha a zonas de difícil acceso.

Wimax es un concepto parecido al de wifi pero tiene mayor acho de banda y su
cobertura es mayor, Wimax para su emisión no requiere visión directa con la base y su
cobertura es de entre 30 y 50 Km. pero eso también dependerá de si hay obstáculos
por el medio que puedan interferir en la señal, pero aun así es un gran avance ya que
ninguna de las tecnologías inalámbricas existentes se da logrado la gran cobertura
que ofrece. Su velocidad es de hasta 70 Mbps y esta tecnología será compatible con
la ya existente Wi-Fi. La buena acogida que esta teniendo esta tecnología se esta
viendo respaldada por las mas de 100 organizaciones que están trabajando en el
desarrollo de la tecnología por ejemplo Intel esta creando chips que serán el cerebro
para el 80% de ordenadores del mundo y nokia y siemens están creando chipset para
sacar nuevos móviles y PDA’s que implementen estas tecnologías. [8] [9] [10]

Figura 5 Funcionamiento de una WMAN [9]

16

1.4.4 WWAN.

Las redes de área amplia inalámbricas transmiten los datos mediante señales
de telefonía móvil, a través de un proveedor de este tipo de servicios, con velocidades
de conexión iguales a las de acceso telefónico de 56Kbps. Su alcance puede llegar
hasta 30 Km., lo que ofrece a los usuarios un modo de conectarse mientras se
desplazan o están alejados de otra infraestructura de red.

Las redes inalámbricas de área amplia (WWAN) tienen el alcance más amplio
de todas las redes inalámbricas. Por esta razón, todos los teléfonos móviles están
conectados a una red inalámbrica de área amplia. Las tecnologías principales son:

• GSM (Global System for Mobile Communication)
• GPRS (General Packet Radio Service)
• UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)

Figura 6. Esquema de una WWAN [11].

17

En la Figura 6. Se ejemplifica una red WWAN. En la cual los datos son transmitidos a
través de señales de teléfonos móviles, por medio de una antena central.

A través de las señales de los teléfonos móviles se consigue la Banda ancha
móvil o las Redes de área amplia inalámbrica. La banda ancha móvil ofrece una forma
de conectarse incluso cuando se encuentre alejado de otras formas de acceso a
redes. Siempre que una determinada zona disponga de cobertura para el servicio de
telefonía móvil del proveedor, existirá conectividad a alguna red de área amplia
inalámbrica. En algunas ubicaciones se pueden aplicar cargos adicionales por el
acceso. [11]

1.5. Topologías de red.

La topología de red o forma lógica de red se define como la cadena de
comunicación que los nodos que conforman una red usan para comunicarse.
Un ejemplo claro de esto es la topología de árbol, la cual es llamada así por su
apariencia estética, la cual puede comenzar con la inserción del servicio de
Internet desde el proveedor, pasando por el Router, luego por un Access Point
y este deriva a otro Access Point u otro Router o simplemente a otros equipos,
el resultado de esto es una red con apariencia de árbol por que desde el primer
Router que se tiene se ramifica la distribución de Internet dando lugar a la
creación de nuevas redes y/o subredes tanto internas como externas. Además
de la topología estética, se puede dar una topología lógica a la red y eso
dependerá de lo que se necesite en el momento.

La topología de red la determina únicamente la configuración de las
conexiones entre nodos. La distancia entre los nodos, las interconexiones
físicas, las tasas de transmisión y/o los tipos de señales no pertenecen a la
topología de la red, aunque pueden verse afectados por la misma.

18

1.6. Tecnologías de las redes inalámbricas.

Actualmente existen diferentes tecnologías en el mercado de las redes
inalámbricas las cuales se explicaran brevemente:

• IEEE 802.11x (Wireless LAN, Wi-Fi) El protocolo IEEE 802.11 o Wi-Fi es un
estándar de protocolo de comunicaciones del IEEE (Instituto de ingenieros
eléctricos y electrónicos) que define el uso de los dos niveles inferiores de la
arquitectura OSI (capas física y de enlace de datos), especificando sus normas
de funcionamiento en una WLAN. En general, los protocolos de la rama 802.x
definen la tecnología de redes de área local.

• IEEE 802.11a utiliza el mismo juego de protocolos de base que el estándar
original, opera en la banda de 5 Ghz. con una velocidad máxima de 54 Mbit/s,
lo que lo hace un estándar práctico para redes inalámbricas con velocidades
reales de aproximadamente 20 Mbit/s. La velocidad de datos se reduce a 48,
36, 24, 18, 12, 9 ó 6 Mbit/s en caso necesario. Sus características principales
son:

Velocidad: La máxima velocidad de 802.11a es de 54 megabits por
segundo, sin embargo, es bastante rápido en su tipo normal que es de
unos 25 Mbps. Esto hace que sea más de dos veces más rápido que
802.11g y casi 4 veces más rápido que el 802.11b cuando se la usa en
el día a día las operaciones.

Rango: 802.11a ofrece una gama de unos 33 metros. Se trata de un 1/3
menos de su primo 802.11b que permite una gama de alrededor de 46
metros. Cabe señalar que, debido a que gran parte 802.11a utiliza
frecuencias más altas, hay menos interferencias de teléfonos
inalámbricos y hornos de microondas. Sin embargo, frecuencias más
altas tienen sus limitaciones, ya que no penetran los muros y los
obstáculos, tan fácil como frecuencias más bajas y que requieren más
energía para alimentar estos dispositivos.

19

Precio: El precio de 802.11a es más caro que ambos 802.11b y
802.11g. A pesar de que no ofrecen grandes velocidades, muchas
personas no podrían ver la velocidad digna de su costo adicional. Sin
embargo, para las empresas la necesidad de que rápidamente, las
redes sean libres de interferencia, estos costos pueden ser
racionalizados y aceptado.

Compatibilidad: Por desgracia, 802.11a no es compatible con otros tipos
de normas. Si se está ejecutando en una red 802.11a o tiene una
tarjeta WiFi 802.11a que recibe las señales, no espere que esta norma
pueda trabajar con otros. ]

• IEEE 802.11b es el estándar que se utiliza popularmente para la alta velocidad
de redes inalámbricas. La norma se fija por el IEEE (Instituto de Ingenieros
Eléctricos y Electrónicos) y utiliza un 2,4 Ghz. frecuencia de radio. Hay varias
normas que están en uso hoy en día para la comunicación inalámbrica de un
ordenador a otro dispositivo, sin embargo 802.11b es rentable, rápido y fácil de
usar a demás se ha convertido en un popular estándar inalámbrico WI-FI por
las ventajas de sus características principales:

Velocidad: 802.11b puede ofrece velocidades de hasta 11 megabits por
segundo, sin embargo esperamos una típica tasa de transferencia de
cerca de 6,5 megabits por segundo

Rango: La presente norma por lo general ofrece una clara señal
suficiente para que sea eficaz para aproximadamente 50 metros.
Rango: pueden variar en función de muchas variables, entre ellas, la
estructura en un edificio de apartamentos o edificio de oficinas.

Precio: El precio de puntos tanto para el router wifi y las dos tarjetas son
por lo general menos de cien dólares, haciendo esta tecnología
fácilmente accesible para grandes corporaciones pequeñas y negocios
basados en el hogar y para uso doméstico privado

20

• 802.11g es una de las normas utilizadas para la alta velocidad de redes
inalámbricas, comúnmente conocida como WIFI. Este estándar fue creado por
el IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) en junio de 2003 y
usa un 2,4 a 2,5 Ghz. de frecuencia de radio para enviar y recibir datos de un
dispositivo a otro. Sus atributos:

Velocidad: La máxima velocidad de 802.11g es de 54 megabits por
segundo, sin embargo esperan alrededor de 11 megabits por segundo
en condiciones normales.

Rango: 802.11g ofrece una gama de unos 33 metros. Si bien esta es
inferior a su primo 802.11b que permite una gama de unos 46 metros, la
mayoría de la gente de las redes están bien dentro de este rango de
límites. Es importante señalar que la gama puede variar dependiendo
de muchos factores, incluyendo si la red se instala en un apartamento,
oficina de medio ambiente, si es un router a otro piso más ligado a las
computadoras de la red o si hay interferencia de señales que operan
cerca de 802.11g.

Precio: El precio de 802.11g es relativamente accesible para ambas
sociedades, basados en el hogar y las empresas privadas redes
caseras. Espere en torno a puntos de precio de 100 dólares marca tanto
para el router y tarjetas Wi-i.

Compatibilidad: Una gran razón para elegir 802.11g es debido a su baja
compatibilidad con 802.11b. El estándar "b" es ampliamente utilizado y
"g" puede trabajar sin problemas con este estándar.

• HiperLan2. es un estándar global para anchos de banda inalámbricos LAN que
operan con un rango de datos de 54 Mbps en la frecuencia de banda de 5
GHz. HIPERLAN/2 es una solución estándar para un rango de comunicación
corto que permite una alta transferencia de datos y Calidad de Servicio del
tráfico entre estaciones base WLAN y terminales de usuarios. La seguridad
esta provista por lo último en técnicas de cifrado y protocolos de autenticación.

21

HiperLan es similar a 802.11a (5 GHz) y es diferente de 802.11b/g (2,4
GHz). HIPERLAN/1, (HIgh Performance Radio LAN versión 1) es un estándar
del ETSI (European Telecomunications Standards Institute).

El plan empezó en 1991. El objetivo de HIPERLAN era la alta velocidad
de transmisión, más alta que la del 802.11. El estándar se aprobó en 1996.

Las especificaciones funcionales de HIPERLAN/2 se completaron en el
mes de Febrero de 2000. La versión 2 fue diseñada como una conexión
inalámbrica rápida para muchos tipos de redes. También funciona como una
red doméstica como HIPERLAN/1. HIPERLAN/2 usa la banda de 5 GHz y una
velocidad de transmisión de hasta 54 Mbps.

Los servicios básicos son transmisión de datos, sonido, y vídeo. Se
hace énfasis en la calidad de esos servicios.(QoS). Algunas personas creen
que los estándares IEEE 802.11 ya han ocupado el circulo comercial para el
que se diseñó HIPERLAN, aunque con menor rendimiento pero mayor
penetración comercial, y que el efecto de la red instalada impedirá la adopción
de HIPERLAN. También dicen que como el uso principal de las WLANs es
proporcionar acceso a Internet, la falta de soporte para calidad de servicio
(QoS) en la Internet comercial hará que el soporte de QoS en las redes de
acceso sea irrelevante.

Otros creen que el rendimiento superior de HIPERLAN/2 puede ofrecer
nuevos servicios que las variantes de 802.11 son incapaces de suministrar. El
desarrollo de 802.11, que definirá el siguiente nivel de rendimiento en WLANs,
no está siendo seguido por ninguna actividad por parte de HIPERLAN. [18]

22

Comparación entre las tecnologías WLANs
Característica 802.11 802.11b 802.11a HiperLAN2
Espectro 2.4 GHz 2.4 GHz 5 GHz 5 GHz
Máxima tasa de 2 Mbps 11 Mbps 54 Mbps 54 Mbps
transmisión

Conexión No-orientado a No-orientado a No-orientado a orientado a
conexión conexión conexión conexión

Encriptación RC4 de 40 bits RC4 de 40 bits RC4 de 40 bits DES, 3DES

Multicast Si Si Si Si
Soporte de redes Ethernet Ethernet Ethernet Ethernet, IP,
fijas ATM, UMTS,
FireWire, PPP

Selección de FHSS o DSSS DSSS portadora portadora
frecuencias única única con
selección
dinámica de
frecuencias

FHSS: Frequuency Hopping Spread Spectrum
DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum
ATM: Asynchronous Tranfer Mode
IP: Internet Protocol
DES: Data Encryption Standard
UMTS: Universal Mobile Telephone Service
PPP: Point-Point Protocol

Tabla 1. Tabla comparativa entre las diferentes tecnologías
inalámbricas. [12]

23

2.1 Introducción:

Las redes inalámbricas tipo Mesh, constituyen una novedosa tecnología que
permite crear estructuras de comunicación dotadas de prestaciones mucho más
avanzadas con respecto a las ventajas que hasta el momento ofrecían las
comunicaciones inalámbricas convencionales.[17]

Las redes Mesh, explicadas brevemente, son redes en las cuales la
información es pasada entre “nodos” en una forma de todas contra todas y en una
jerarquía plana, en contraste a las redes centralizadas.

Las redes Mesh desde los últimos años (desde el principio del milenio) han
atraído más y más la atención en el mundo de las redes inalámbricas, desde
vendedores de hardware hasta ingenieros de software, desde compañías comerciales
hasta activistas en las comunidades.

Las razones abarcan desde tecnicismos robustos y de fácil implementación a
promesas de bajo costo y bajo consumo de energía, y la visión general de redes que
cubren ciudades y países enteros.

Sin duda alguna, la naturaleza descentralizada y no jerárquica de las redes
Mesh ha atraído a muchos trabajadores tecnológicos interesados en redes
comunitarias, debido a los valores implícitos que estas tienen.

25

2.2. Conceptos Básicos.

Las redes inalámbricas Mesh, o redes de malla inalámbricas permiten unirse a
la red a dispositivos que a pesar de estar fuera del rango de cobertura de los puntos
de acceso que están dentro del rango de cobertura de alguna tarjeta de red (TR) que
directamente o indirectamente está dentro del rango de cobertura de un Access Point.

Dentro de un entorno inalámbrico, las redes Mesh hacen referencia
básicamente a una forma de "ruteo" (informar y decidir cual es la ruta más eficiente
para enviar información) de información entre nodos, en un escenario que no precisa
de una topología especifica, las rutas pueden cambiar y los nodos pueden moverse.

Cada nodo dentro de una red Mesh, debe poder alcanzar o saber como llegar a
otro punto de destino, esto puede lograrlo de distintas maneras, por ejemplo
descubriendo la red constantemente. En este punto existe cierta responsabilidad en el
protocolo de enrutamiento.

La red Mesh, Permite que las tarjetas de red se comuniquen entre si, a gran
medida del punto de acceso. Esto quiere decir que los dispositivos que actúan como
tarjeta de red pueden no mandar directamente sus paquetes al punto de acceso sino
que pueden pasárselos a otras tarjetas de red para que lleguen a su destino.

Para que esto sea posible es necesario el contar con un protocolo de
enrutamiento que permita transmitir la información hasta su destino con el mínimo
número de saltos entre los diferentes dispositivos (Hops en inglés) o con un número
que aún no siendo el mínimo sea suficientemente bueno. Es tolerante a fallos, pues la
caída de un solo nodo no implica la caída de toda la red.

Antiguamente no se usaba la estructura de redes Mesh porque el cableado
necesario para establecer la conexión entre todos los nodos era imposible de instalar y

26

de mantener. Hoy en día con la aparición de las redes inalámbricas este problema
desaparece y nos permite disfrutar de sus grandes posibilidades y beneficios.

Figura 7. Esquema del funcionamiento de una red Mesh. [13.]

En la figura 7.se muestra el funcionamiento de una red Mesh de 7 nodos los
cuales se encuentran distribuidos para cubrir toda el área de red. Se puede observar
que cada nodo establece comunicación con todos los demás.

Las redes inalámbricas malladas o redes Mesh se caracterizan porque cada
nodo es simultáneamente un usuario de los servicios de la red y un potencial repetidor
para los nodos vecinos. Estas redes son un caso particular de las redes multisalto,
aquellas en las que se recorren varios radioenlaces para alcanzar los nodos alejados.
Esto contrasta con la topología de las redes de telefonía celular, donde cada teléfono
celular se conecta solamente a su respectiva estación base.

27

Cuando una estación base deja de funcionar, se suspende el servicio en una
zona geográfica extensa. En una red en malla, la caída de un nodo puede ser suplida
por los nodos adyacentes que siguen disfrutando del servicio. La contrapartida es que
en la red en malla los nodos deben estar activos aún cuando su propietario no esté
usando la red para poder prestar servicio a sus vecinos. Esta naturaleza cooperativa
de las redes en malla se presta particularmente para el desarrollo de redes
comunitarias, donde los usuarios pueden ser propietarios de la infraestructura de red.
[15] [16]

Sin embargo las ventajas principales de las redes inalámbricas malladas o
Wireless Mesh Networks (WMN) radica en que ofrecen solucionar los dos problemas
principales de las redes inalámbricas Punto-Multipunto que utilizan una estación base
de gran potencia para dar servicio a un área geográfica extensa: la necesidad de que
cada nodo tenga línea de vista con la estación base que puede estar muy alejada y la
interferencia entre diferentes redes que se solapen geográficamente. [15]

Otro aspecto que puede ser significativo es el relevante al consumo de energía.
Los nodos de una red mallada consumen menos energía al transmitir a menor
potencia. Aparte del ahorro energético, en el caso de una malla instalada en zonas
donde sea necesaria la provisión de energía fotovoltaica, el ahorro económico al
requerir paneles solares y baterías de menor tamaño es considerable

2.3 Topología Mesh o en Malla.

La topología en malla es una topología de red en la que cada nodo está
conectado a uno o más de los otros nodos. De esta manera es posible transmitir y
recibir datos de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla está
completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las
comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con los otros servidores.

28

En una topología Mesh o en malla, cada equipo está conectado a todos los
demás equipos. Aunque la facilidad de solución de problemas y el aumento de la
fiabilidad son ventajas muy interesantes, estas redes resultan caras de instalar, ya que
utilizan mucho cableado. Por ello cobran mayor importancia en el uso de redes
inalámbricas, ya que no hay necesidad de cableado. En muchas ocasiones, la
topología en malla se utiliza junto con otras topologías para formar una topología
hibrida. [16]

Nada es necesariamente dinámico en una red Mesh. Sin embargo, en años
recientes, y en redes de conexión inalámbricas, el termino “Mesh” es a menudo usado
como un sinónimo de “ad hoc” o red móvil. Obviamente combinando las dos
características de la topología MESH y las capacidades de ad hoc, es una proposición
muy atractiva. [15]

Mientras algunos ven las grandes ventajas de una red Mesh en entornos
dinámicos, la mayoría de las implementaciones más relevantes y exitosas que han
surgido hasta ahora, son completamente estáticas, como por ejemplo con
nodos/antenas colocados en techo, como se aprecia en la Figura 8.

2.3.1. Términos Relacionados.

Cuando se lee sobre redes Mesh, puedes encontrar muchos términos
relacionados que algunas veces (aunque no siempre correctamente) son usados como
sinónimos para redes Mesh, esto puede llegar a una confusión respecto al tema del
cual se esta hablando. Algunos de esos términos son los siguientes:

• MANET (red ad hoc móvil) – combinando los dos aspectos de movilidad y
dinámica. No necesariamente presentes en redes MESH. [15]
• Redes Ad Hoc, se enfoca en la espontaneidad, naturaleza dinámica de una
red. [15]

29

• Redes Multi Hop se enfoca en el hecho de que la información viaja a través de
muchos nodos. [15]

Figura 8. Escenario típico de una red Mesh. [15]

2.4. Arquitectura de las redes Mesh.

La arquitectura de las redes Mesh se apoyan sobre una infraestructura modular
que permite realizar un diseño escalable con tanta precisión como requiera cada
aplicación individualizada.

30

Los nodos son utilizados tanto para los dispositivos de los clientes (red de
acceso), como para la propia comunicación entre nodos.

Gracias a la tecnología empleada en las redes inalámbricas Mesh se consigue
mayor capacidad de transmisión con menor latencia (suma de retardos temporales
dentro de una red). De este modo, los usuarios pueden disponer de diferentes
aplicaciones en tiempo real.

En el momento actual, las tecnologías inalámbricas más utilizadas por las
redes Mesh públicas son Wi-Fi y WiMax. [17]

En la Figura 9. Se ejemplifica una red Mesh en una zona urbana donde
diferentes áreas, como, un aeropuerto, el tren, edificios, etc. Están conectados a la
red.

Figura 9. Esquema de una red Mesh en una ciudad [17].

31

2.5. Características especificas de las redes Mesh.

La tecnología de las redes inalámbricas tipo Mesh están creciendo
enormemente de manera gradual a un punto donde no puede ser ignorada por la
sociedad tecnológica, cuando se considera el despliegue de las tecnologías de redes
inalámbricas en la actualidad. El primer despliegue de una comunidad Mesh en gran
escala (hasta algunos cientos de nodos) han demostrado suficientes ventajas para
motivar futuros experimentos. Esto hace que las redes Mesh sean una de las
tecnologías más prometedoras en los próximos años, y esté a la vanguardia respecto
a las demás.

2.5.1 Ajustes Reales.

En la realidad la topología raramente se presenta en forma de anillo, línea recta
o estrella. En terrenos difíciles, sean remotos, rural o urbano, donde no todos los
usuarios ven uno o algunos puntos centrales, lo mas posible es que el usuario solo
vea a uno o mas usuarios vecinos. Esto porque los nodos de las redes Mesh se
interconectan entre ellos, pero no siempre se tiene la visibilidad entre ellos.

2.5.2. Precio.

El hecho que cada nodo MESH funciona tanto como cliente y como repetidor
potencialmente significa ahorro en el número de radios necesarios y por lo tanto en el
presupuesto total. Mientras este punto pierde relevancia con la caída de los precios de
radios, la cercanía de las redes MESH puede reducir la necesidad de torres centrales
(costosas y vulnerables) y otras infraestructuras centralizadas. [15].

32

2.5.3. Organización y Modelo de Negocios.

La naturaleza descentralizada de las redes MESH se presta muy bien para un
modelo de propiedad en donde cada participante de la red posee y mantiene su propio
hardware, el cual simplifica significativamente los aspectos financieros y comunales
del sistema ya que el mantenimiento y los costos de los equipos son totalmente
individuales.

2.5.4. Facilidad y simplicidad.

Para un artefacto que esta preinstalado con software de MESH inalámbrico y
usa protocolo estándar como el 802.11b/g, el montaje es extremadamente simple. Ya
que las rutas son configuradas dinámicamente, es generalmente suficiente arrojar la
caja en la red y juntar cualquier antena requerida para alcanzar uno o más nodos
vecinos existentes. Esto hace que no se requiera de un técnico especializado o de
algún experto para poder instalar y configurar el equipo para conectarse a una red
Mesh.

2.5.5. Red Robusta.

Las características de la topología de una red Mesh y del enrutamiento Ad Hoc
prometen gran estabilidad en cuanto a condiciones variables o en alguna falla de algún
nodo en particular. La cual va a estar bajo duras condiciones experimentales. La red
Mesh es confiable con respecto a fallas en condiciones normales.

33

2.5.6. Potencia.

Los nodos de una red Mesh, exceptuando posiblemente aquellos nodos que
mantienen un enlace directo con Internet, pueden ser construidos con bajísimos
requerimientos de energía, es decir, pueden ser desplegados como unidades
completamente autónomas con energía solar, eólica, hidráulica, celdas combustibles
(derivados del petróleo). Esta es otra de las ventajas de las redes Mesh, ya que son
accesibles en lo que respecta a su funcionalidad.

2.5.7. Integración.

El hardware de las Mesh tiene todas las ventajas de una tecnología firme y
simple: típicamente pequeño, no hace ruido y fácilmente encapsuladas en cajas a
prueba de agua. Esto significa que integra agradablemente a la intemperie así como
también para usar dentro de los hogares. El hardware que ocupan las redes Mesh son
equipos adaptables para diferentes situaciones o escenarios.

2.5.8. Entornos de aplicación de las redes Mesh.

Hasta ahora, las redes Mesh han sido mayormente propuestas para redes
urbanas y redes municipales. Sin embargo, hay un gran potencial para redes Mesh en
zonas de conectividades rurales o lejanas donde las redes convencionales son muy
costosas, o simplemente de muy difícil acceso para redes alambradas.

Para zonas rurales la combinación de enlaces WiFi de larga distancia con
redes Mesh representan indudablemente la forma más económica de ofrecer
conectividad, y constituyen tecnologías que pueden ser instaladas por las propias
comunidades, sin necesariamente depender de las empresas tradicionales de
comunicaciones, que a menudo son renuentes a hacer las inversiones necesarias para

34

ofrecer servicio en zonas de baja densidad de población o habitadas por gentes de
escasos recursos económicos por temor a no recuperar las ingentes inversiones
requeridas para dar servicio con los métodos tradicionales.

Áreas Rurales. Permiten introducir servicios de banda ancha en entornos
rurales para implantar servicios sociales esenciales y promocionar la Sociedad de la
Información. La instalación en estas zonas de las redes inalámbricas malladas ofrece
innumerables ventajas:

• No requiere ninguna infraestructura previa de telecomunicaciones.
• Su implantación resulta rentable.
• Cada nodo presta cobertura a grandes extensiones.
• Enlaces directos de “Backhaul” entre nodos.
• Posibilidad de utilización de repetidores que resuelven problemas de
orografía y salvan largas distancias.

Áreas Metropolitanas. La aplicación de esta tecnología en grandes ciudades
presenta notables ventajas en su instalación y uso:

• Facilidad de implantación: se utiliza el mobiliarios urbano como soporte
para su instalación (farolas, semáforos…) y elimina la necesidad de
realizar obra civil en centros históricos.
• Ajuste preciso de las zonas de cobertura al entramado de calle y
avenidas de las grandes ciudades.
• Uso de nodos repetidores.
• Uso de antenas directivas.
• Flexibilidad de interconexión.
• Aprovechamiento de infraestructuras existentes.
• Utilización de “Backbone” propio.

35

Áreas Municipales. Las redes inalámbricas Mesh son una solución natural para
la implantación de nuevas tecnologías en entornos municipales. Su utilización puede
destinarse a servicios como:

• Seguridad ciudadana.
• Supervisión y control del tráfico.
• Servicios al ciudadano en materias de Sociedad de la Información:
acceso a Internet en centros escolares y bibliotecas, así como
información y orientación turística, entre otros.

Aplicaciones Personalizadas. La versatilidad e las redes inalámbricas Mesh
simplifica su adaptación a escenarios temporales. Su despliegue permite dar
respuesta a necesidades cambiantes que precisan de una actualización constante por
la aparición continua de nuevos obstáculos. Resultan, por tanto, de extraordinaria
utilidad en casos como:

• Redes de seguridad y control de acceso durante la construcción
de edificios.
• Eventos musicales y/o deportivos.
• Escenarios de desastres naturales, donde es posible generar de
manera casi inmediata una red de comunicaciones.

2.6. Técnicas de funcionamiento las redes Mesh.

En las redes Mesh, cada nodo de radio múltiple soporta una cobertura de
“Backhaul” (comunicación entre nodos) en todas las direcciones, gracias a que se
utiliza una estructura circular de antenas.

Para lograr la disponibilidad del sistema de red, se combinan diferentes técnicas:

36

• Tanto la potencia como la velocidad de transmisión cambian dinámicamente en
cada uno de los enlaces para compensar efectos como “fading” o “shadowing”.
(Desvanecimiento o sombreado).
• Los algoritmos de enrutamiento tienen en cuenta el estado de las conexiones
de radio y seleccionan la mejor ruta basándose en la capacidad disponible, la
latencia y el rendimiento del enlace.
• Para incrementar el tiempo de operación de los equipos y minimizar los cortes
de comunicación, el tráfico de cada equipo puede ser equilibrado
encaminándolo a través de dos o más rutas minimizando, además, posibles
problemas por saturación de enlaces u otros fallos.
• Los equipos calculan continuamente los posibles caminos alternativos de
modo que es posible enlutar el tráfico minimizando la perdida de información
debido a posibles fallos en el enlace.[17]

Figura 10. Funcionamiento de los nodos en una red Mesh.

En la Figura 10.se muestra el funcionamiento de los 3 diferentes nodos en una
red Mesh. Los nodos de un solo radio se comunican solo con los de doble radio, estos
a su vez se comunican con nodos de un solo radio y de varios radios, y los nodos de
varios radios solo se comunican con los de dos radios.

37

2.7. Aplicaciones.

La arquitectura inalámbrica Mesh es la única capaz de lograr que múltiples
redes de alta capacidad puedan operar de modo conjunto para satisfacer servicios
públicos o privados; como por ejemplo la seguridad pública o el transporte.

Las redes inalámbricas Mesh de tercera generación están provistas de de
banda ancha que alcanza un 100 % de portabilidad y conectividad.

En una instalación con radio múltiple, mientras una red puede ser dedicada
para el acceso a Internet a alta velocidad, otras redes pueden soportar servicios
esenciales como a comunicación con la policía, bomberos, servicios sanitarios,
información del tráfico, etc. Como se muestra en la Figura 11. [17]

Figura 11. Servicios esenciales de en las redes Mesh. [17]

38

Capitulo III:
Retos y desafíos en las redes inalámbricas tipo
Mesh.

3.1 Introducción.

La reciente notoriedad alcanzada por la tecnología inalámbrica Mesh es sustentada,
entre otros factores, por características que reemplazan los vacíos dejados por las
actuales tecnologías de acceso de banda ancha inalámbricas disponibles.

En una red Mesh cada punto tiene su propia capacidad de ruteamiento,
tornando una escalabilidad de redes (teóricamente) infinita, de manera similar a las
redes Peer-to-Peer. Al transformar cada punto de terminal de una red en un ruteador,
se crea una topología en la cual cuantos más usuarios existan, mayor será la
capacidad de ruteamiento de la red. Así, se rompe la limitación al crecimiento
impuesto por las topologías tradicionales.

Una red inalámbrica Mesh, es una red Mesh que utiliza tecnología sin cables
tanto para la interconexión de sus puntos como para el acceso de sus usuarios. Una
de las ventajas propiciadas por estas redes es la facilidad de ampliación de su área de
cobertura. Tal efecto se debe a la interconexión sin cable entre los Access Points, que
permiten la agregación de tráfico presente en las actuales redes Wi-Fi. Otra ventaja a
ser citada es la resistencia a fallas en los puntos de la red garantizada por la topología
de Mesh. En esta topología conceptualmente, cada uno se integra a todos los otros de
forma de garantizar una atractiva alternativa en una eventual falla.

La movilidad también surge como un factor diferencial, garantizada por la
utilización de técnicas de “roaming” que posibilitan la manutención de conectividad
ininterrumpida mismo como usuario en transito. De esta forma, esta tecnología
presenta características complementarias a otras tecnologías que también han ganado
notoriedad: como WiMax. Al sumar los items como complementariedad y
escalabilidad, movilidad es una gran capacidad de escalamiento de tráfico, con esto se

40

torna posible construir grandes redes inalámbricas en que los usuarios pueden tener
acceso de forma simultánea, conectados a la misma.

Mientras tanto, la inalámbricas Mesh todavía enfrenta algunos desafíos para
una adopción más amplia y rápida. Uno de ellos se refiere a los indeseables efectos
de las interferencias. Otro se refiere al throughput presentado por la red que todavía
necesita ser adaptado. Por fin, el desafió más relevante a ser destacado se refiere a la
falta de estandarización tecnológica, que dificulta sobremanera la inter-operabilidad
entre equipamientos de diferentes proveedores. La cuestión de las interferencias se
debe a la adopción de una frecuencia no licenciada para la operación.

Así, las señales transmitidas quedan sujetas a interferencias provenientes de
otras fuentes que también operan en la misma banda, como por ejemplo, hotspots
Wi-Fi.

Este punto fue detectado por algunos fabricantes de equipamientos que
desarrollan productos con características que permiten la autogestión de la
radiofrecuencia. Con relación al throughput, se observo que el comportamiento de la
misma banda de frecuencia tanto para la comunicación entre Access Points como para
la comunicación con dispositivos de cliente que genera una sensible queda en el
desempeño de la red.

La solución encontrada fue la adopción de una segunda banda de frecuencia
no licenciada apenas para el trafico de Access Points (backhaul), posibilitando de esta
forma el uso de bandas de frecuencia dedicadas para cada uno de los dos tipos de
trafico. En cuanto a la estandarización tecnológica, se espera que los trabajos se
esfuercen en la IEEE 802.11 y estén completados a inicio del 2008, cuando los
estándares para la interoperabilidad entre equipamientos de diferentes fabricantes
sean divulgados. [19]

41

3.2 Niveles o Capas de las redes Mesh.

Se han diseñado varias herramientas para ayudar a los diseñadores de
protocolos a entender las partes del problema de comunicación y planear la familia de
protocolos. Una de estas herramientas y la mas importante es el modelo de capas esto
es solo una manera de dividir el problema de la comunicación en partes llamadas
capas. La familia de protocolos puede diseñarse especificando un protocolo que
corresponda a cada capa.

La organización internacional de estandarización (OSI) definió uno de los
modelos más importantes y el más utilizado, el modelo de siete capas. En este tema
se hablara de las diferentes capas de las cuales se componen las redes Mesh.

3.2.1. Capa o nivel físico.

Esta capa se encarga de las características eléctricas, mecánicas, funcionales
y de procedimiento que se requieren para mover los bits de datos entre cada extremo
del enlace de la comunicación.

La capa de un canal de radio depende del nivel de interferencias recibido, o
mejor dicho, de su SNR (Signal to Noise Ratio). Al tener una mayor densidad de nodos
en este tipo de redes y, siendo el espectro radioeléctrico limitado, es necesario
optimizar al máximo la utilización del canal minimizando las interferencias. Los
mecanismos básicos para la minimización de la interferencia, son la selección
dinámica de frecuencias (DFS) y el control de potencia (TPC), aunque para ser
aplicados en estas arquitecturas necesitan un control por parte de los protocolos de
capas superiores.

La utilización de antenas inteligentes, de antenas adaptativas o de antenas
autoconfigurables y reprogramables vía software (radios cognitivas) son algunos de los

42

tópicos actuales de investigación que pueden ayudar a mejorar y aumenta la
capacidad ofrecida por las redes inalámbricas tipo Mesh. También, la utilización de
técnicas MIMO (Multiple Input Multiple Output) para aumentar la eficiencia espectral
permitirán, el estándar 802.11n el cual la velocidad real de transmisión podría llegar a
los 108 Mbps (lo que significa que las velocidades teóricas de transmisión serían aún
mayores), y debería ser hasta 10 veces más rápida que una red bajo los estándares
802.11a y 802.11g, y cerca de 40 veces más rápida que una red bajo el estándar
802.11b. En un futuro próximo, se espera que los distintos clientes dispongan de
varias interfaces de red, empleando en cada momento la más adecuada según las
necesidades del usuario de las redes inalámbricas tipo Mesh. [20]

3.2.2. Capa de enlace o Capa MAC. (Médium Access Control)

Esta capa se encarga de asegurar con confiabilidad el medio de transmisión,
ya que realiza la verificación de errores, retransmisión, control fuera del flujo y la
secuenciación de las capacidades que se utilizan en la capa de red.

El acceso al medio de las redes inalámbricas tipo Mesh, debe proporcionar
mecanismos que solventen las limitaciones de de los estándares actuales, como el
IEEE 802.11. Que se basa en CSMA/CA (acceso múltiple por detección de portadora
con evasión de colisiones que es un protocolo de control de redes de bajo nivel que
permite que múltiples estaciones utilicen un mismo medio de transmisión) con serias
limitaciones en las redes multisaltos debido a los problemas del nodo oculto y del nodo
expuesto. Mecanismos deterministas de acceso al medio, basados en TDMA (Time
Division Multiple Access) que es una técnica de multiplexación que distribuye las
unidades de información en ranuras ("slots") alternas de tiempo, proveyendo acceso
múltiple a un reducido número de frecuencias, la cual puede ser bastante útil si existe
una buena sincronización, mientras que la opción de emplear CDMA (Code Division
Multiple Acces) lo cual es un término genérico para varios métodos de multiplexación
o control de acceso al medio basados en la tecnología de espectro ensanchado, este
puede disminuir los efectos de las interferencias, ya que dos nodos pueden ocupar
simultáneamente el canal empleando códigos distintos.

43

Hay que recordar que los equipos basados en la familia de estándares IEEE
802.11 presentan un bajo coste y una gran aceptación en el mercado, por lo que son
la solución más atractiva para implementar redes multisalto. Debido a esta razón,
existen multitud de propuestas de nuevos protocolos MAC para las redes 802.11
basados en distintos objetivos de diseño y, además, el IEEE se encuentra trabajando
en el estándar 802.11s, el cual incluirá en su capa MAC mecanismos para el
encaminamiento a nivel 2 y un acceso al medio más eficiente.[20]

Pero la capa MAC no solo se centra en el acceso al medio, la utilización de
varios canales simultáneamente también puede ser contratada por la capa MAC o por
alguna capa de enlace superior, tal y como muestra las propuestas de MMAC
(Multichannel MAC) y HMCP (Irbid Multichannel protocol), ya que está demostrado que
la utilización de varios canales simultáneos correctamente coordinados pueden
mejorar la capacidad de red. En la primera, se emplean varios canales empleando una
sola interfaz radio, por lo que se requiere señalización y coordinación para que todos
los nodos escuchen el canal adecuado en cada momento. Por otra parte, en HMCP los
nodos tienen varias interfaces, algunas que trabajan en canales fijos y otras variables
empleando los canales fijos para control y señalización. [20]

3.2.3. Capa de red.

A nivel de red, los protocolos de encaminamiento deberán proporcionar
distintos mecanismos para el descubrimiento de caídas de enlaces balanceo de
cargas proporcionando QoS (Quality of service) y además, en función del tipo de red
inalámbrica tipo Mesh que se desee implementar, los parámetros de diseño de los
protocolos diferirán (Movilidad, nivel de baterías). En resumen, muchas de las
propiedades de auto-configuración y auto-reparación (de rutas) de las redes
inalámbricas Mesh son, en parte, proporcionadas por los distintos protocolos de
encaminamiento. Debido a su flexibilidad y operación en redes sin infraestructura, el
punto de partida en este punto son los protocolos de encaminamiento desarrollados
por el grupo de trabajo MANET (Mobile Ad-Hoc Networks) del IETF, que tiene dos
tipos de protocolos: reactivos y proactivos; con las propuestas de AODV (Ad-Hoc
Ondemand Distance Vector) y OLSR (Optimizad Link State Routing) representando a

44

cada tipo. De todos modos, so los routers Mesh no tienen movilidad y sus rutas no
varían tan dinámicamente, pueden emplearse otro tipo de protocolos, como el OSPF
(Open Shortest Path First) con la extensión de movilidad que permitirá la auto
configuración de la red en caso de caída de algún enlace. [20]

3.2.3.1Metrca de los enlaces.

La métrica es el parámetro que se utiliza para determinar las prestaciones de
las técnicas de enrutamiento. Es particularmente útil para comparar diferentes
alternativas.

En las redes inalámbricas tipo Mesh, pueden existir diversos caminos. Los
protocolos de enrutamiento deben proporcionar métricas que permitan utilizar con
unas garantías de QoS (Quality of Service) determinadas, estas métricas deberán
incluir información sobre el estado del enlace, ya que la variabilidad de un enlace
inalámbrico es elevada debido a las condiciones de la propagación y a la existencia de
nodos adyacentes (de las misma red o d redes vecinas) que interferirán en las
comunicaciones. Así pues, las métricas definidas deberán incluir información sobre los
distintos enlaces que deberá atravesar la información para llegar a su destino.

La primera métrica que se ha utilizado en las redes Mesh, es el conteo de
saltos (Hop counting), ampliamente utilizada en la Internet cableada, no es la más
adecuada en las redes inalámbricas debido a la amplia desigualdad en las
prestaciones de los saltos inalámbricos. Un “salto” se define como el trayecto entre
dos enrutadores adyacentes. [16]

En una red inalámbrica, las pérdidas de paquetes en un tramo entre dos
enrutadores pueden ser muy elevadas y es en general muy variable, dependiendo del
presupuesto de potencia del enlace. En un enlace muy largo las perdidas tienden a
ser mayores por lo que a menudo un trayectos con varios redioenlaces cortos puede
presentar menos perdidas que un trayecto con un solo enlace largo.

45

Una métrica que se presta mejor a las características de las redes Mesh es la
conocida como ETX (Expected Transmisión Count) , basada en el conteo de los
errores de transmisión esperados en el tramo. Esta técnica, desarrollada en MIT, ha
sido aplicada a diferentes protocolos de enrutamiento en redes malladas. Esto permite
tomar en cuenta las características de transmisión de cada enlace que se expresan
con un peso o ponderación que se le asigna. Un enlace con mayores pérdidas tendrá
una ponderación mayor, que se utilizará para evaluar la métrica de la trayectoria total.
Si embargo, no toma en cuenta la posibilidad de que diferentes enlaces puedan tener
anchos de banda distintos, por lo que el tiempo de transmisión de un paquete será
menor en el enlace con mayor ancho de banda. Esto ha motivado la propuesta de otra
métrica conocida como ETT (Expected Transmisión Time) en la que se multiplica ETX
por el tiempo tardado en correr el respectivo tramo. Esto puede tener un impacto
significativo cuando los tramos considerados incluyan diferentes pasarelas (gateways)
a Internet que pueden variar considerablemente en ancho de banda, o cuando se
tengan tramos que utilizan 802.11 b mezclados con tramos que utilizan 802.11 a o g.
[16]

El fish eye routing es una técnica que consiste en construir un mapa de la red
de resolución variable que disminuye a partir del nodo de interés en función del
número de saltos. Esto se hace disminuyendo la tasa a la cual se propagan los
mensajes de enrutamiento a medida que nos alejemos del nodo origen, permitiendo
así disminuir la sobrecarga de la red por los mensajes de enrutamiento.

De acuerdo con los argumentos actuales sobre las redes inalámbricas Mesh se
concluye que el costo total de una WMN es inferior cuando cada nodo usa dos radios
en lugar de uno solo, siempre que el costo del radio adicional sea inferior al 44% del
costo total del nodo. Sin embargo aumentar el número de radios por encima de dos no
ofrece ventajas significativas. Hoy en día se dispones de radios con interfaz mini PCI
que son de bajo costo, pequeño tamaño y bajo consumo con los que es relativamente
fácil construir nodos con varios radios conectados al mismo “Single Board Computer”
que funciona como enrutador, generalmente utilizando algunas de la variantes del
sistema operativo Linux o FreeBSD (sistema operativo libre para computadoras) [20].

46

Desde el punto de vista de los países en desarrollo, lo más relevante son las
redes Mesh para aplicaciones en zonas de baja densidad de población, con distancias
significativas entre nodos [22]. Aunque la tecnología desarrollada para zonas urbanas
que haya sido probada en redes con un buen número de nodos que representan
valiosos aportes que pueden ser aprovechados también en entornos rurales.

3.2.4 Capa de transporte.

Esta capa proporciona el control de extremo a extremo y el intercambio de
información con el nivel que requiere el usuario.

Representa el corazón de la jerarquía de los protocolos que permite realizar el
transporte de los datos en forma segura y económica.

El protocolo TCP (Transport Control Protocol) es la base de la mayoría de las
aplicaciones existentes hoy en día en las redes de datos basadas en IP. Sin embargo,
su eficiencia en las redes inalámbricas se ve seriamente afectada debido a que TCP
supone que las perdidas siempre se produce por congestión en los nodos y su
correcto funcionamiento supone que un RTT (Round-Trip delay Time) no es muy
viable (Típico de redes cableadas). Estos factores no se dan en las redes
inalámbricas y, mucho menos en las redes inalámbricas Mesh donde los paquetes
pueden atravesar múltiples enlaces antes de llegar a su destino. Por lo tanto, para
optimizar el transporte en las redes inalámbricas tipo Mesh es necesario o bien
modificar el TCP para distinguir entre los motivos de las perdidas o retardos
(retransmisiones etc.), o proponer totalmente nuevos protocolos de transporte. A pesar
de que la segunda opción sea más óptima o permita aplicar protocolos con mayor
rendimiento en las redes inalámbricas tipo Mesh, la gran aceptación y asentamiento de
TCP hace que la mayoría de propuestas que pueden ser utilizadas en el mundo real
sean variaciones de TCP.[20]

47

3.3 Protocolos de enrutamientos de las redes Mesh.

Un protocolo de enrutamiento MESH es una parte de software que tiene que
manejar el enrutamiento (dinámico) y conexiones de nodos en una red.

3.3.1 Elementos de enrutamiento MESH

Entre los principales elementos de enrutamiento tenemos:

• Descubrimiento de nodo: Encontrar nodos mientras aparecen o desaparecen.
• Descubrimiento de frontera: Encontrar los límites o bordes de una red.
• Mediciones de enlace: medir la calidad de los enlaces entre nodos.
• Cálculo de rutas: Encontrar la mejor ruta basado en la calidad de los enlaces
• Manejo de direcciones IP: Asignar y controlar direcciones Ipm
• Manejo de Up link / backhaul: Manejo de conexiones a redes externas, como
por ejemplo enlaces a Internet. [15]

3.3.2 Tipos de protocolos de enrutamiento MESH

Dependiendo de la manera en la cual el protocolo controla los enlaces y sus
estados, distinguimos dos tipos principales: proactivo y reactivo.

3.3.2.1 Proactivo (manejo por tablas)

Están caracterizados por chequeos proactivos del estado del enlace y
actualización de tablas de enrutamiento, la cual lleva a una alta complejidad y carga de
CPU, pero también a un alto rendimiento.

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• OLSR (Optimized Link State Routing Protocol) (protocolo de enrutamiento por
enlaces
• optimizados), OLSREXT,QOLSR.
• TBRPF (Topology Broadcast based on ReversePath
• Forwarding routing protocolo, (protocolo de transmisión basado en el reenvío
por camino
• invertido)
• HSLS (Hazy Sighted Link State routing protocol) (protocolo de enrutamiento
basado en desechar los enlaces de baja calidad)
• MMRP (Mobile Mesh Routing Protocol), short: MobileMesh
• OSPF (Open Shortest Path First)(basado en la ruta mas corta)

3.3.2.2 Reactivo (por demanda)

Reacción pasiva en detección de problemas (rutas que no trabajan), tiende a
ser menos efectiva, pero también es menos exigente con el CPU. Las líneas entre
estos dos tipos no son estrictas, existen mezclas y formas diferentes: AODV

3.3.3 Mediciones

El cálculo de las mediciones se hace cargo de la calidad de los enlaces y rutas,
casi siempre hablamos del “costo” asignado a ciertas rutas, esto no debe ser
confundido con un costo financiero sino mÁs bien de la forma:

“¿que tanto sufre mi data cuando tomo esta ruta? (ejemplo: ¿porque la ruta es lenta o
presenta pérdidas?)”.

En principio el protocolo de enrutamiento es independiente del cálculo de las
mediciones.; solo necesita saber que tan buena es la ruta, no importa de donde viene
ese valor.

49

Aun así mediciones sensibles son el núcleo de redes MESH inalámbricas. Para
ilustrar esto: en el mundo cableado un mínimo de salto asegura la mejor conexión,
porque todos los cables se supone que son conexiones casi perfectas. En el mundo
inalámbrico, muchos saltos pequeños pueden a la final ser mejor que algunos saltos
largos. [15]

3.4 Protocolos de enrutamiento Mesh - Ejemplos

Las siguientes son las cualidades más relevantes de algunos de los protocolos
de enrutamiento Mesh en redes inalámbricas:

3.4.1 MMRP (MobileMesh)

El protocolo móvil Mesh contiene tres protocolos separados, cada uno dirigido a
una función específica:

• Link Discovery. Descubrir los enlaces, un simple protocolo “hola
• Routing Link. Enrutamiento, protocolo de paquetes donde se verifica el estado
del enlace.
• Border Discovery Enables. Descubrimiento de bordes y activación de túneles
externos.
• Desarrollado por Mitre, el software de MESH móvil es cubierto por el GNU,
licencia para público en general.[15]

50

3.4.2 OSPF

Este protocolo, Open Shortest Path First, opera sobre la ruta más corta,
desarrollado por Interior Gateway Protocol (IGP) un grupo trabajador de la IETF, y está
basado en algoritmo SPF:[15]

• La especificación OSPF envía llamadas, verifica el estado de los enlaces y se
lo notifica a todos los enrutadores de la misma área jerárquica.
• OSPF además funciona como un LSAs (Link – state advertsement) y avisa las
interfases presentes, informa el tipo de medición usada y otras variables.
• Los enrutadores con este protocolo almacenan información y usando el
algoritmo SPF calculan el camino mas corto.
• Este protocolo compite con RIP e IGRP, los cuales son protocolos de
enrutamiento de vectores de distancia. Estos envían toda o una porción de sus
tablas de enrutamiento a todos los enrutadores vecinos refrescando la
información continuamente.

3.4.3 OLSR

Optimized Link State Routing (enrutamiento por enlaces optimizados), y descrito
en el RFC3626: [15]

• OLSR es un protocolo de enrutamiento para redes movibles AdHoc.
• Es un protocolo proactivo, maneja tablas utilizando una técnica llamada:
multipoint relaying (MPR) for message flooding.(relevo o repetición multipunto
por inundación de mensajes).
• Actualmente la implementación compila en GNU/Linux, Windows, OS X,
sistemas FreeBSD y NetBSD.
• OLSRD esta diseñado para ser bien estructurado y de una implementación
bien codificada que debería ser fácil de mantener, expandir y utilizada en otras

51

plataformas. La implementación es amoldable en RFC3626 con respecto a su
blindaje y funciones auxiliares.
• OLSR actualmente es visto como uno de los protocolos más prometedores y
estables.

3.4.4 OLSR con medidas ETX

El conteo de transmisión esperada, Expected Transmission Count (ETX), ha sido
desarrollado en el MIT, Massachussets Institute of Technology: [15]

• Consiste en la simple medición de un enlace y su comprobación garantiza que
el enlace utilizado es el mas confiable y/o de mas alta capacidad.
• La medición ETX se basa en la relación de señales luminosas enviadas, pero
no recibidas, en ambas direcciones de un enlace inalámbrico, esto significa que
solo cuenta las pérdidas.
• En experimentos prácticos de MESH inalámbricos la inestabilidad de las tablas
de enrutamiento viene dada por los continuos cambios de puerto de enlace,
esto determina que el enlace es crítico o deficiente y busca nuevas rutas con
menos pérdidas.
• La mayoría de los conceptos de cálculo de mediciones son basados en “la
minimización de saltos contados”, un concepto muy común en redes cableadas
que no se adapta a las redes inalámbricas.
• ETX añade un comportamiento razonable bajo las condiciones de la vida real
basándose en mediciones de pérdidas de paquetes y no por saltos contados.
• Así como la mayoría de los protocolos, las mediciones de enlace son en
principio independientes de los protocolos de enrutamiento y viceversa
(transparencia). Por lo tanto ETX puede ser usado en combinación con varios
protocolos de enrutamiento.

52

3.4.5 AODV

Ad hoc On Demand Distance Vector (AODV), Protocolo de demanda de vectores
de distancia, diseñado para redes móviles AdHoc: [15]

• Activa dinamismo, arranque automatizado y enrutamiento multisalto entre
computadores.
• El protocolo está en proceso de ser estandarizado.

3.5. Estándares Mesh.

A continuación se tocaran los diferentes estándares en las redes inalámbricas
tipo Mesh en la actualidad.

3.5.1. IEEE 802.16

Soporta un modo de funcionamiento Mesh, pero este modo es incompatible
con la versión fija o móvil (IEEE 802.16e) del estándar IEEE para las redes
inalámbricas metropolitanas. Es muy probable que esta falta de compatibilidad
desanime a muchos fabricantes a lanzar al mercado productos que soporten el
funcionamiento en malla. De todos modos, existe un grupo de trabajo recién creado
que permitirá la utilización de repetidores móviles para mejorar la capacidad del
sistema (grupo MMR). [23]

En el modo de funcionamiento Mesh los nodos tienen información sobre los
vecinos existentes a dos saltos. Esta información se consigue ya que cada nodo
transmite periódicamente tramas de control incluyendo información sobre sus nodos
vecinos. Además, también se transmite periódicamente tramas para que los vecinos
puedan competir por el canal. Por otra parte, al emplear una estructura de tramas
determinada, el nodo Mesh es incompatible con el nodo PMP (Point To Multipoint) o

53

con la versión IEEE 802.16e que proporcionará movilidad, por lo que limita a las redes
802.16 que utilicen el modo Mesh.

3.5.2. IEEE 802.11s

Recientemente, el IEEE ha creado un nuevo grupo de trabajo para definir el
modo de funcionamiento Mes de las redes 802.11, se trata del 802.11s. Actualmente
se encuentran disponibles los primeros dos borradores del estándar, en éste se
definen los distintos nodos que participan en la arquitectura, la nueva funcionalidad en
la capa MAC que permite controlar el acceso al canal de una forma más optima y, se
incluyen mecanismos de enrutamiento a nivel 2, empleando una solución hibrida con
AODV y OLSR. [23]

3.5.3. IEEE 802.15.5

Los estándares IEEE 802.15 definen las capas física y MAC para las redes
inalámbricas de área personal (WPAN). El grupo de trabajo 802.15.4 se encarga de
definir el estándar “Zigbee”, orientado a dispositivos como sensores de muy bajo
consumo, de manera que las baterías puedan durar incluso años. El grupo de trabajo
IEEE 802.15.5 se estableció para ofrecer una arquitectura Mesh a este tipo de redes,
ya que al emplear varios saltos en las comunicaciones se consigue un ahorro
considerable de energía en este tipo de redes. [23]

3.6. Tópicos y limitaciones.

Como cualquier tecnología existen limitaciones y tópicos para las redes Mesh,
la mayoría de estos están basados alrededor de los límites del ancho de banda,
escalabilidad y las dificultades de garantizar calidad de servicio.

54

3.6.1 Calidad de servicio en las redes Mesh (QoS Mesh).

Uno de los principales retos y desafíos en las redes inalámbricas tipo Mesh es
que puedan ofrecer mecanismos para garantizar calidad de servicio (QoS). La
utilización de las métricas adecuadas para diversos tipos de servicios, como el
balanceo entre distintos gateways puede mejorar el rendimiento y facilitar la
implementación de los sistemas de implementación de los sistemas de control de
admisión.

3.6.2 Latencia

Latencia (El retraso de los paquetes a lo largo de su camino), obviamente tiene
que crecer con el número de saltos. Los efectos de latencia son dependientes de la
aplicación usada en la red; los correos electrónicos por Ej. No sufren ni con grandes
latencias, mientras que servicios de voz nos hacen sentir la latencia directamente. La
latencia se puede sentir desde los 170 ms en adelante, pero a veces un retraso de 5 s
en un walkie talkie es mejor que no tener conexión de voz en lo absoluto. [15]

3.6.3 Rendimiento

El tema del rendimiento del ancho de banda existe en todas las redes
multisalto. La máxima escala de rendimiento con 1/n o 1/n2 o 1/n1/2, dependiendo del
modelo (“n” es el número de saltos).[15]

3.6.4 Seguridad

La seguridad es uno de los aspectos menos trabajados actualmente en las
redes inalámbricas Mesh, sobretodo debido a las necesidades de autenticar a los

55

nodos que participan en el encaminamiento de paquetes, ya que las propiedades de
auto-configuración de las redes hacen difícil de detectar ciertos tipos de ataques,
como la detección de nodos corruptos.[15]

Simplemente hablando las redes Ad-Hoc por definición necesita reconocer y
hablar con los clientes antes de conocerlos, esto constituye un reto en la seguridad de
Internet. Las redes Mesh son por diseño muy vulnerables a ataques de negación de
servicio (Denial of service – DOS).

3.6.5 Distribuciones IP

Las distribuciones IP de una red Mesh están lejos de ser triviales, mientras que
la asignación de IP automático vía DHCP en rangos de IP privado no es problemático,
las redes Mesh podrían en principio conocer redes vecinas en cualquier momento y el
peligro de direcciones duplicadas y conflictos de red son obvios. IPv6 podría traer una
solución a esto, pero todavía faltan algunos años para implementaciones a gran
escala.[15]

3.7. Hardware Mesh.

En el futuro habrá más y más dispositivos móviles, como PDAs (palm, celulares
y mezclas de los dos) los cuales son altamente capaces de convertirse en nodos
MESH.

El mercado de hardware MESH está en desarrollo dinámico, la mayoría de los
mercados clásicos externos abre plataformas y permite el desarrollo abierto
estandarizado.

A continuación se citaran algunos ejemplos de hardware MESH para
comunidades de redes inalámbricas.

56

3.7.1 4G Access Cube

Este modelo ha desaparecido de la escena por algún tiempo, sin embargo fue
utilizado de manera exitosa alrededor del año 2005 en muchos experimentos MESH y
es todavía un buen ejemplo de cómo acercarse al concepto de un nodo MESH. [24].
En la Figura 12. Se muestra el 4G Acces Cube.

Figura 12 4G Access Cube. [24]

Características:

• Dimensiones: cubo pequeño (7x5x7cm)
• Bajo consumo de potencia (ca. 46W)
• 100Mbps Ethernet
• Potencia sobre Ethernet (estándar 802.3af)
• Hasta 2 interfases (4,6) WLAN (802.11a/b/g) (conectores RPSMA)

57

• Procesador de 400MHz MIPS
• Memoria Flash de 32MB, y memoria RAM de 64MB
• Puerto USB
• Precio (2004) Aprox. Entre 200 y 400 Euros

3.7.2. Mesh Node

La presentación del nodo MESH es una pequeña caja diseñada para
intemperie, ahora en su tercera generación. Es impermeable y contiene un sistema
operativo basado en Debian/GNULinux y dos tarjetas de radio con dos bandas (2.4
GHz & 5.8 Ghz). Su precio aproximado es 500 Euros. Existen tres diferentes equipos
Mesh Node: [25]

3.7.2.1 Mesh Node III

MeshNode III representado en la figura 13: es un desarrollo avanzado de los
Access Point al aire libre, y establece nuevos estándares en el mercado mundial en
todas las redes LAN inalámbricas rangos de frecuencia. Un equipo con compatibilidad
en el sistema X86, se base en una sólida carcasa compacta. [25]

Figura 13. Mesh Node [25]

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Estudio sobre redes inalámbricas MESH en la Universidad Veracruzana

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