Fundamentos de Redes Inalámbricas OVA para el curso de AVA - SENA

1. REDES INALÁMBRICAS
ING. RAFAEL MONTERROZA BARRIOS
CURSO DE PROFUNDIZACIÓN EN GESTIÓN
DE REDES Y COMUNICACIONES
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE
CARTAGENA – COLOMBIA
® 2013

2. CONCEPTOS BÁSICOS
CONCEPTOS BÁSICOS DE REDES LAN
CONCEPTOS BÁSICOS DE RADIOFRECUENCIA
ANTENAS
TECNOLOGÍAS WIRELESS LAN
ESTÁNDARES 802.11 (A/B/G/N)
FUNCIONAMIENTO DE LAS REDES LAN
INALÁMBRICAS
CLASIFICACIÓN

3. CAPAS DEL MODELO OSI
Capa
7.
APLICACION
Funciones de usuario final como
transferencia de archivos, gestión de
documentos, acceso a sitios web, entre
otros.
6. PRESENTACION Formato de datos. También incluye
5. SESION
4. TRANSPORTS
3. RED
2. ENLACE
1. FISICA
Ejemplos
Funciones
codificación, compresión, encripción
Define como se inicia, mantiene y finaliza
una conversación llamada sesión
- FTP (File Transfer Protocol) - SNMP (Simple
Network Management Protocol) - SMTP (Simple
Mail Transfer Protocol) - HTTP ( Hyper Text
Transfer Protocol)
ASCII, EBCDIC, BCD, JPEG, MPEG, MIDI, MP3
RPC, SQL, NFS, Netbios Names,
TCP, UDP, SPX
Detección y corrección de errores,
Ordenamiento de segmentos, multiplexión
de aplicaciones en el mismo host
IP, IPX
Direccionamiento lógico de paquetes,
Enrutamiento de paquetes entre diferentes
redes, fragmentación de paquetes
Mecanismos para establecer la
comunicación con el medio físico de
transmisión
CSMA-CD (802.2), Token Pass (802.5), HDLC,
ATM, FDDI, PPP
Características eléctricas y mecánicas del - Ethernet 802.3 (10BaseT/FL, 100BaseTX/FX,
1000BaseT/SX/LX) -RS-232C -RS-485 -V. 35
medio de transmisión

4. Estándares Actuales para redes LAN
E stand a r
Ethernet IEEE 802.3
Velocidad
interfaces
10 Mbps
10 Base T
Gigabit Ethernet
iEEE802.3z (F.O) IEEE
802.3 ab (Cobre)
10 Gigabit Ethernet IEEE
802.3ae (FO) IEEE
802.3an (Cobre)
Distancia
Maxima
UTP Cat. 3
100 m
Fibra Optica Multimodo
2 Km
100 Base TX
UTP Cat. 5
100 m
100 Base FX
Fibra Optica Multimodo
2 Km
1000 BaseT
UTP Cat. 5E
100 m
10 Base FL
Fast Ethernet IEEE
802.3u
Cable
100 Mbps
1.000 Mbps
1000 Base SX
1000 Base LX
10.000 Mbps/
10Gbps
Fibra Optica Multimodo
Fibra Optica Multimodo (MM) y
Monomodo (SM)
10G BaseT
UTP FTP S FTP Cat.6A
220 m a 550 m
MM: 550 m SM:
5 Km
100 m
10G Base SR/SW
Fibra Optica Multimodo Laser
Optimizada (MM LO)
300 m a 550 m
10G Base LR/LW
Fibra Optica Monomodo (SM)
10 Km
10G Base LX4/LW4
Fibra Optica Multimodo (MM)
300 m
Fibra Optica Monomodo
40 Km
10G Base ER/EW

5. Conceptos de Radiofrecuencia
 Radiofrecuencia (RF): Se aplica a la porción menos
energética del espectro electromagnético, entre los 3
kHz y los 300 GHz.
 El Hercio (Hz) es la unidad de medida de la
frecuencia de las ondas = 1 ciclo por segundo
 Usos: Radiocomunicaciones, Radioastronomía,
Radar, Resonancia magnética nuclear,
Calentamiento, entre otros

6. Protocolos de control de acceso
 CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision
Detection – Protocolo de control de acceso al medio
usado en las redes Ethernet cableadas. Los dispositivos
“escuchan” el medio antes de transmitir.
 CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access with Collision
Avoidance – Protocolo de control de acceso al medio
usado principalmente en redes inalámbricas. Cada
equipo anuncia opcionalmente su intención de transmitir
antes de hacerlo para evitar colisiones. De esta forma el
resto de equipos sabrán cuando hay colisiones y en lugar
de transmitir, esperan un tiempo aleatorio pequeño y
transmiten solo si el medio sigue libre (no se ha recibido
señal de alguno que quiera transmitir).

7. Unidades de medida en RF
 Vatio (Watt – W): Unidad de medida de potencia
 dBm (Decibel milivatio): Potencia transmitida o recibida referida
a 1 mW
Potencia
1 mW
0
2 mW
3
10 mW
10
100 mW
20
400 mW
26
1000 mW
dBm = 10 log Potencia Medida (mW)
1 mW
dBm
30
 Ganancia (dB): Diferencia entre la potencia de salida y la
potencia de entrada (en dBm)

8. ATENUACIÓN
 Las ondas electromagnéticas (o señal) pierden potencia a
medida que se propagan por el aire
 Las señales pueden superar obstáculos (paredes, árboles,
entre otros) pero van perdiendo potencia a medida que
atraviesan dichos obstáculos

9. Reflexión y multicamino (multipath)
 Algunos objetos en el ambiente pueden reflejar las señales
lo que puede producir que estas viajen en múltiples
trayectorias hacia el receptor
 Las reflexiones viajan en diferente fase por lo que pueden
interferirse unas con otras
 Los dispositivos inalámbricos deben estar en capacidad de
diferenciar entre la señal original y los ecos

10. Interferencia y Ruido
 Las señales de radiofrecuencia generan interferencia
nociva cuando se encuentran en la misma frecuencia
de operación que otros generadores de señal.
 La relación entre la señal y el ruido (SNR) debe ser
alta para que la comunicación se lleve a cabo con el
mínimo de errores
SNR = 10 log Potencia de la señal [dB]
Potencia del ruido

11. Ancho de banda
 El ancho de banda de una señal de radio es el rango
de frecuencias que ocupa dentro del espectro
radioeléctrico
 Se mide en Hz (o en sus múltiplos kHz, MHz, GHz)
 La relación entre el ancho de banda de la señal y la
velocidad de transmisión (bps) depende de la
modulación de la señal.

12. Antenas
 Es un conductor metálico capaz de radiar y recibir
ondas electromagnéticas
 La antena es la interface entre un
transmisor/receptor y el espacio libre
 Las antenas se caracterizan por un conjunto de
parámetros entre los que se cuentan:
Diagrama de radiación
 Ancho de banda
 Directividad
 Ganancia
 Polarización


13. Diagrama de radiación
 Diagrama de radiación de una antena sectorial de
120°

14. Ancho de banda - Directividad
 Ancho de banda: Es el rango de frecuencias en que la
antena es capaz de transmitir eficientemente la señal.
 Directividad: Es la relación entre la intensidad de
radiación en la dirección del máximo y la intensidad de
radiación de una antena isotrópica que radiaría con la
misma potencia total: D = U (max) / U (iso)
 Cada tipo de antena tiene su directividad característica:
Omnidireccional, sectorial, direccional, panel plano, etc.

15. Ganancia de una antena
 Se define como la relación entre la densidad de potencia
radiada en una dirección y la densidad de potencia que
radiaría una antena isotrópica, a igualdad de distancia y
potencias entregadas a la antena.
 La unidad de medida de la ganancia es el dBi (dB sobre
isotrópica) o el dBd (dB sobre dipolo). La unidad más
utilizada comercialmente es el dBi.
 Una ganancia de X dBi significa que si se aplica una
potencia de Y dBm a la atena, se obtendrá una radiación
de Y+X dBm a la salida de la antena (en condiciones
ideales, sin pérdidas).

16. Polarización
 La polarización de una antena es la polarización de la
onda que irradia la antena en una dirección dada.
 Una onda electromagnética polarizada: las oscilaciones
del campo eléctrico y magnético son perpendiculares
entre sí y perpendiculares a la dirección de radiación. Las
oscilaciones del campo eléctrico solo se producen en el
plano de polarización.
 Hay polarización lineal (horizontal o vertical), circular,
elíptica.
 En las antenas para enlaces inalámbricos se usan
normalmente antenas con polarización lineal.

17. Tecnologías Wireless LAN

18. Infrarrojos
 Usan luz infrarroja con línea de vista directa o un





infrarrojo difuso
Cobertura muy limitada
Emisores y receptores muy simples y económicos
No interfiere con otros sistemas de RF
No es práctica para usuarios móviles
Se usan para redes WPAN

19. Banda Estrecha
 Se transmite y recibe en una banda de frecuencia
específica lo más estrecha posible que permita el
paso de información
 Los usuarios tienen distintas frecuencias de
comunicación de modo que se evitan interferencias
 Un filtro en el receptor de radio se encarga de dejar
pasar solo la señal esperada en la frecuencia
asignada

20. Banda Ancha
 Se logra transmitir gran cantidad de información en
un rango de frecuencia determinado.
 Se usan técnicas de multiplexión de varias
portadoras de banda estrecha con lo que se logra
transmitir más información en la misma unidad de
tiempo.
 Técnicas de multiplexión: TDM, FDM, WDM, CDMA
 Técnicas de codificación: DSSS, FHSS, OFDM

21. Spread Spectrum
 Técnica de codificación que usa el rango total de
frecuencia del canal para transmitir usando
diferentes técnicas de codificación:


DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum: Por cada bit a
trasmitir se genera un código de bits mucho más grande según
una secuencia preestablecida y conocida tanto por emisor
como receptor.
FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum: Se transmite la
información codificada según unos saltos preestablecidos en la
frecuencia de transmisión. Cada bit se transmite en una
frecuencia diferente y los saltos entre frecuencias son
previamente conocidos por ambos actores.

22. OFDM
 Orthogonal Frequency Division Multiplexing:
Técnica de modulación por multiplexión de
frecuencias que consiste en enviar la señal de bits de
datos en partes pequeñas asignadas a diferentes
frecuencias que componen el canal. Se envian los
datos en paralelo por subportadoras dentro del
canal.

23. Bandas de frecuencia utilizadas en redes WLAN
 Los sistemas WLAN (Wi-Fi) operan en frecuencias
libres. Estas bandas libres son:

Banda ISM (Industrial, Scientific, Medical)


2.400 – 2.483,5 MHz (2.4 GHz)
Banda U-NII (Unlicenced National Information
Infrastructure)
Low band: 5.15 – 5.25 GHz
 Middle band: 5.25 – 5.35 GHz
 High band: 5.725 – 5.825 GHz


24. Estándares WLAN (802.11 a/b/g/n)
 Estándar IEEE 802.11: Define el uso de los dos
niveles inferiores de la arquitectura OSI
especificando sus normas y funcionamiento en una
WLAN.
 Los estándares que estudiaremos en el curso son los
siguientes:




802.11 b
802.11 g
802.11 a
802.11 n

25. IEEE 802.11 b
 Fue la primera revisión del estándar de transmisión
inalámbrica 802.11. El estándar original solo proveía
velocidades de transmisión de 1 y 2 Mbps – La
revisión amplió estas velocidades a 5.5 y 11 Mbps,
según la técnica de codificación empleada.
 Funciona en la banda ISM 2.4 GHz
 Codificación por FHSS o DSSS
 En colombia se permiten 11 Canales de 22 MHz cada
canal: (2.412 – 2.462)

26. IEEE 802.11 g
 Funciona en la banda ISM 2.4 GHz
 Es una evolución del estandar 802.11 b
 Utiliza OFDM en lugar de DSSS/FHSS con lo que se
obtiene un mayor rendimiento en el uso del ancho de
banda que sigue siendo de 22 MHz por canal.
 Velocidades de transmisión hasta de 54 Mbps
 Es compatible con el estándar 802.11 b
 Existe una versión no estandarizada (802.11 g+ o g
turbo) que da velocidades hasta de 108 Mbps (solo
funciona entre equipos del mismo fabricante)

27. IEEE 802.11 a
 Funciona en la banda U-NII 5 GHz
 Utiliza OFDM y alcanza Velocidades de transmisión
hasta de 54 Mbps
 No es compatible con los estándares 802.11 b/g
 Tiene 12 canales que no se solapan entre si (no hay
interferencias entre canales).

28. IEEE 802.11 n
 Es la evolución de los estándares anteriores.
 Puede operar tanto en banda ISM 2.4 GHz como U-
NII 5 Ghz
 Alcanza velocidades de transmisión de hasta 300
Mbps
 Se apoya en la tecnología MIMO (Multiple Input Multiple Output) que hace uso de varias
antenas/canales para la transmisión/recepción
 Puede utilizar canales de doble tamaño (usando el
canal adyacente) para lograr altas velocidades

29. Funcionamiento de las WLAN
 En una WLAN intervienen normalmente los
siguientes elementos:





Access Points
Tarjetas de red inalámbricas
Routers Inalámbricos
Antenas
Radios
 Se puede realizar una red inalámbrica en modo
infraestructura o en modo Ad-hoc

30. Red en modo infraestructura
 Existen varias estaciones que acceden a la red y uno
o varios nodos principales (Access Point o Router
Inalámbrico) que gestiona las conexiones y el acceso
a la red.
 El nodo principal controla quien se conecta y quien
no mediante técnicas de seguridad, establece el
nombre de la red y los parámetros de conexión para
todas las estaciones
 Su administración es simple debido a la
centralización

31. Red en modo ad-hoc
 No existe un nodo o nodos principales de
interconexión (Access Point)
 Cada estación puede conectarse con otras estaciones
y establecen así las conexiones entre ellas
 El alcance de la red está limitado al alcance de las
tarjetas de red inalámbricas de los equipos
 Muy poca seguridad

32. Clasificación de redes inalámbricas según su alcance
 WPAN - Wireless Personal Area Network
 Alcance limitado a unos pocos metros
 Bajas potencias y velocidades de transmisión
 Ejemplos: infrarrojos, Bluetooth, Zigbee
 WLAN – Wireless Local Area Network
 Alcance limitado a un espacio que no sobrepasa los 100 metros
a la redonda (Casas, Salones, etc). Se pueden extender varias
WLAN para dar cubrimiento a zonas mayores (Edificios)
 Potencias de transmisión medias y altas velocidades de
transmisión

33. Clasificación de redes inalámbricas según su alcance
 WMAN Y WWAN – Wireless Metropolitan/Wide
Area Network




Alcance amplio, de varios kilómetros
Potencia y velocidades de transmisión altas
Normalmente son instalaciones tipo outdoor (en exteriores)
Dan cubrimiento a zonas amplias de una ciudad o se pueden
lograr enlaces hacia zonas apartadas geográficamente.
Regresar