Introducción a redes inalámbricas en la industria

INTRODUCCIÓN A REDES
INALÁMBRICAS
PROF. JESÚS MANUEL CASTRO
ALVITES

BIENVENIDO A
EXPLORACIÓN
DE REDES
INALÁMBRICAS
• Las redes están en todas partes.
Cuando conecta dispositivos de
Internet en su hogar, crea una red.
Quizás tenga curiosidad por saber
cómo están conectados los
dispositivos de su hogar. En la
Unidad Didáctica de Redes
Inalámbricas, conocerá e
implementará redes inalámbricas,
utilizará las herramientas de
simulación y equipos inalámbricos
¡Comencemos ya mismo!

BIENVENIDO A EXPLORACIÓN DE REDES
INALÁMBRICAS.
• Las redes están en todas partes. Cuando conecta dispositivos de Internet en su
hogar, crea una red. Quizás tenga curiosidad por saber cómo están conectados
los dispositivos de su hogar. En la Unidad Didáctica de Redes Inalámbricas,
conocerá e implementará redes inalámbricas, utilizará las herramientas de
simulación y equipos inalámbricos ¡Comencemos ya mismo!

¿POR QUÉ DEBERÍA TOMAR ESTA UNIDAD
DIDÁCTICA?
• ¿Qué pasaría si pudiera ver el interior de una red de pequeñas empresas o de
Internet? ¿Alguna vez ha deseado poder configurar una red de oficina
pequeña? Bienvenido a Exploración de redes inalámbricas. En esta unidad
didáctica te familiarizaras con herramientas y equipos para el trabajo en redes
inalámbricas.

REDES INALÁMBRICAS.
• Una red inalámbrica es una red de comunicación que utiliza capas de
protocolos, incluidas la capa física (PHY), de aplicación, de control de acceso
al medio (MAC) y de señales de radiofrecuencia (RF), para transmitir y
recibir datos entre dispositivos en un canal inalámbrico. Las redes
inalámbricas se caracterizan por tener nodos y enlaces, que representan las
conexiones entre dichos nodos.

¿QUE ES PHY.?.-
• Es una abreviatura de physical layer, en español, capa física, que corresponde al
modelo OSI y se utiliza para los circuitos que implementan una capa física. Un PHY
conecta un dispositivo de Capa de enlace de datos (a menudo llamado MAC que es
una abreviatura de media access control, en español control de acceso de los medios
de comunicación) con un medio físico tal como una fibra óptica o cables metálicos.
Un dispositivo PHY incluye normalmente una subcapa de codificación física (PCS,
Physical Coding Sublayer) y una capa de Medio Físico Dependiente (PMD, del
inglés Physical Medium Dependent)1 El PCS codifica y descodifica el dato que fue
transmitido y recibido. El propósito de esta codificación es para facilitar al receptor
la recuperación de la señal.

¿QUÉ ES DIRECCIÓN MAC.?
• En las redes de computadoras, la dirección MAC (siglas en inglés de Media Access Control)
es un identificador de 48 bits (6 bloques de dos caracteres hexadecimales 8 bits) que
corresponde de forma única a una tarjeta o dispositivo de red. Se la conoce también como
dirección física, y es única para cada dispositivo. Está determinada y configurada por el
IEEE (los primeros 24 bits) y el fabricante (últimos 24 bits) utilizando el organizationally
unique identifier. La mayoría de los protocolos que trabajan en la capa 2 del modelo OSI
usan una de las tres numeraciones manejadas por el IEEE: MAC-48, EUI-48 y EUI-64, las
cuales han sido diseñadas para ser identificadores globalmente únicos. No todos los
protocolos de comunicación usan direcciones MAC, y no todos los protocolos requieren
identificadores globalmente únicos.

• Topologías de redes inalámbricas. - Comprender la topología de una red inalámbrica es
importante para establecer la distribución de los nodos dentro de una red. Describe
tanto la estructura física de los nodos como las rutas que siguen los datos entre ellos

• Topología en estrella: Arquitectura de punto a punto en la que los nodos se comunican
directamente con un punto de acceso central.
• Topología de malla: Arquitectura de par a par en la que cada nodo de la red está
interconectado con varios nodos.
• Malla híbrida: Combinación de topologías en estrella y de malla. Suele incluir un punto de
acceso conectado a los nodos de malla.
• La elección de topología depende de factores tales como el propósito de la red, su
escalabilidad y las características de rendimiento deseadas.

• A grandes rasgos, las redes inalámbricas se pueden categorizar en dos tipos: homogéneas y
heterogéneas. Estos términos hacen referencia a la composición y las características de la
infraestructura de red y dispositivos conectados a ella. Una red inalámbrica homogénea
consta de nodos que usan la misma tecnología de acceso, como una red solamente
compuesta de componentes WLAN. Por otro lado, una red inalámbrica heterogénea integra
varias tecnologías de acceso, como una combinación de WLAN, Bluetooth® y 5G.

• Nodos en una red inalámbrica. - Cada nodo de una red inalámbrica tiene su propia pila de
protocolos, que consta del conjunto de protocolos de red y capas de software que utiliza para
comunicarse y participar en la red. Aunque cada pila de protocolos puede variar según la
norma de comunicación específica que esté utilizando, suelen adherirse a la estructura
fundamental proporcionada por el modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI)

• Modelo OSI y Modelo TCP/IP: Cuando hablamos de switches de capa 2 y capa 3,
en realidad nos referimos a las capas de un modelo de protocolo genérico: el
modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI), el cual es comúnmente
utilizado para la descripción de las comunicaciones de red. La comunicación de
datos entre redes diferentes no sería posible si no existiesen reglas compartidas para
su transmisión y recepción. Estas reglas se conocen como protocolos, entre los
cuales se distingue el Protocolo de control de transmisión (TCP)/Protocolo de
internet (IP) por ser uno de los más utilizados. Este se usa popularmente en la
descripción de la red y es más antiguo que el modelo OSI, ambos con muchas capas.

• Capa 1: Capa física
• La capa física define las especificaciones eléctricas y físicas de la conexión de datos. Por ejemplo, la
disposición de las clavijas del conector, los voltajes de funcionamiento de un cable eléctrico, las
especificaciones del cable de fibra óptica y la frecuencia de los dispositivos inalámbricos. Es
responsable de la transmisión y recepción de datos brutos no estructurados en un medio físico. El
control de la tasa de bits se realiza en la capa física. Es la capa del equipo de red de bajo nivel y nunca
se ocupa de los protocolos u otros elementos de la capa superior. Modelo OSI y Modelo TCP/IP. Se
encarga de tareas de modulación, codificación, transmisión y recepción de ondas de radio.
• Capa 2: Capa de enlace de datos:
• Gestiona acceso a canales, control de acceso al medio (MAC), y detección y corrección de errores.

• Capa 3: Capa de red:
• Se centra en enrutar y reenviar paquetes de datos entre diferentes nodos de la red.
Gestiona tareas de direccionamiento IP, protocolos de enrutamiento y gestión de la
congestión de red.
• Capa 4: Capa de transporte:
• Gestiona tareas de segmentación, control de flujo y recuperación de errores. En esta capa
se utilizan los protocolos TCP (Protocolo de control de transmisión) y UDP (Protocolo
de datagramas de usuario).

• Capa 5: Capa de sesión:
• Gestiona la sincronización de sesiones, los puntos de control y la recuperación.
• Capa 6: Capa de presentación:
• Garantiza que los datos se intercambien entre aplicaciones en un formato que ambas
partes puedan entender.
• Capa 7: Capa de aplicación: Capa en la que las aplicaciones y servicios de usuario
interactúan con la red. Incluye protocolos HTTP, FTP y SMTP.

CANALES EN UNA RED INALÁMBRICA.
• En una red inalámbrica, un canal se refiere a una porción específica del
espectro inalámbrico y al entorno físico asignado para transmitir y recibir
señales inalámbricas. Las asignaciones de canales dividen el espectro de
frecuencias disponible en bandas más pequeñas. Cada canal opera en una
frecuencia central específica y utiliza un ancho de banda, es decir, un rango
de frecuencia dentro del espectro inalámbrico. Por ejemplo, en la banda de
2,4 GHz, los canales Wi-Fi® están espaciados 5 MHz entre sí, mientras que
en la banda de 5 GHz, los canales suelen tener 20 MHz o más de ancho.

INDICADORES CLAVE DE RENDIMIENTO DE
UNA RED INALÁMBRICA.
• Cuando se diseñan y optimizan redes inalámbricas, se debe analizar más a fondo el rendimiento (KPI) en nivel
de nodo y de red. tales como:
• Tasa de transferencia:
• Cantidad de datos que pueden transmitirse a través de una red inalámbrica en un tiempo determinado
• Latencia:
• Intervalo de tiempo entre el inicio de una transferencia de datos y la recepción de la respuesta o acuse de recibo
correspondiente
• Equidad en la asignación de recursos:
• Distribución equitativa de los recursos de red disponibles entre varios usuarios o dispositivos en una red
inalámbrica

• Uso de los recursos:
• Eficiencia del uso de recursos medida como el porcentaje de recursos que se utilizan en
comparación con el total de recursos disponibles
• Eficiencia espectral:
• Cantidad de datos que se pueden transmitir de manera fiable en un ancho de banda o rango
de frecuencia determinado
• Densidad de conexión alcanzable:
• Capacidad de la red para albergar una gran cantidad de dispositivos o usuarios de manera
simultánea.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN.
• Definición. - El medio de transmisión constituye el canal que permite la
transmisión de información entre dos terminales en un sistema de
transmisión. Las transmisiones se realizan habitualmente empleando ondas
electromagnéticas que se propagan a través del canal. A veces el canal es un
medio físico y otras veces no, ya que las ondas electromagnéticas son
susceptibles de ser transmitidas por el vacío.

CARACTERÍSTICAS.
• Entre las características más importantes dentro de los medios de transmisión se encuentra la velocidad de
transmisión, la distorsión que introduce en el mensaje, y el ancho de banda (no siendo estas las únicas).
• En función de la naturaleza del medio, las características y la calidad de la transmisión se verán afectadas.
• Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio tiene sus propias características de costo,
facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas.
• Técnicas fundamentales que permiten dicha transmisión: Transmisión de banda base (baseband) y Transmisión
en banda ancha (broadband).
• La Transmisión de banda base consiste en entregar al medio de transmisión la señal de datos directamente, sin
q intervenga ningún proceso entre la generación de la señal y su entrega a la línea, como pudiera ser cualquier
tipo de modulación.

• Ancho de banda disponible del medio de transmisión en cuestión, se divide dicho ancho de
banda en canales de anchura adecuada y, usando técnicas de modulación se inserta en cada
uno de ellos una señal distinta, diremos que se está utilizando transmisión en banda ancha.
• Clasificación. - se clasifican en dos grandes grupos:
• Medios de transmisión guiados o alámbricos.
• Medios de transmisión no guiados o inalámbricos.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS
• Los medios de transmisión guiados están constituidos por cables que se encargan de la
conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro. Las principales características
de los medios guiados son el tipo de conductor utilizado, la velocidad máxima de
transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entre repetidores, la inmunidad frente
a interferencias electromagnéticas, la facilidad de instalación y la capacidad de soportar
diferentes tecnologías de nivel de enlace. La velocidad de transmisión depende directamente
de la distancia entre los terminales, y de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto a
punto o un enlace multipunto. Debido a esto, los diferentes medios de transmisión tendrán
diferentes velocidades de conexión que se adaptarán a utilizaciones dispares. Dentro de los
medios de transmisión guiados, los más utilizados en el campo de las telecomunicaciones y la
interconexión de computadoras son tres:

• cable de par trenzado
• cable coaxial
• fibra óptica
• Los medios de transmisión no guiados.
• Los medios de transmisión no guiados son los que no confinan las señales mediante ningún
tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a través del medio. Entre los
medios más importantes se encuentran el aire y el vacío. Tanto la transmisión como la
recepción de información se lleva a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena
irradia energía electromagnética en el medio. Por el contrario, en la recepción la antena capta
las ondas electromagnéticas del medio que la rodea.

LA CONFIGURACIÓN PARA LAS
TRANSMISIONES NO GUIADAS PUEDE SER:
• direccional, en la que la antena transmisora emite la energía electromagnética
concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar
alineadas.
• omnidireccional, en la que la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas
direcciones, pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto
mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un
haz direccional. La transmisión de datos a través de medios no guiados, añade problemas
adicionales provocados por la reflexión que sufre la señal en los distintos obstáculos
existentes en el medio. Resultando más importante el espectro de frecuencias de la señal
transmitida que el propio medio de transmisión en sí mismo.

MODOS DE TRANSMISIÓN (SIMPLEX, HALF Y
FULL DUPLEX)
• Símplex
• En este modo solo es posible la transmisión en un sentido, del terminal que origina la
información hacia el que la recibe y procesa. Un ejemplo claro de este tipo son las emisoras
de radiodifusión.
• Semidúplex (half – dúplex)

• Permite la transmisión en ambos sentidos de manera alterna. Un ejemplo de este tipo son las
transmisiones efectuadas por radioaficionados.
• Dúplex (full – dúplex)
• Consiste en la transmisión en ambos sentidos de manera simultánea. Esta forma de trabajo
es la más eficiente. Un ejemplo son las comunicaciones telefónicas.
• Según el rango de frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden clasificar
en tres tipos: radio, microondas y luz (infrarrojos/láser).

RADIO FRECUENCIA (RF).
• Una corriente alterna en un conductor (cable, antena) genera un campo electromagnético que viaja
por el espacio.

• No está estrictamente definido, pero se encuentra entre unos 20 kHz y 300 GHz
• La RF también puede conducirse a través de los cables/conductores
• Señales de televisión por cable.
• Entre los componentes del circuito.
• Cuando se conecta a un equipo de prueba.

USOS DE LA RF
• Televisión de difusión
• Televisión por cable
• Wi-Fi
• Celular
• Bluetooth
• Satélites / GPS

• Sentir / detectar objetos.
• Radar
• Televisión por cable

• Objetos térmicos.
• Aplicaciones industriales (pasteurización de la leche)
• Aplicaciones médicas. (Eliminación del cáncer- radioterapia)

• La seguridad de la radiofrecuencia.
• Los rayos X, gamma y UV son radiaciones ionizantes, Puede romper Átomos/moléculas
(incluido el ADN), causar cáncer, etc..
• La energía de radiofrecuencia es una radiación no ionizante. No rompe los Átomos ni las
moléculas. Podrá provocar el calentamiento de los tejidos a niveles muy altos.
• La radiofrecuencia no es peligrosa en condiciones normales. Sólo los transmisores de
muy alta requieren precaución.

TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN CON RF
• El uso más común de la radiofrecuencia es la transferencia de información sin cables.
• Esto se llama "modulación"
• En código Morse, encendemos y apagamos la RF
• En la modulación de amplitud (AM), cambiamos la fuerza de la RF
• En la modulación de frecuencia (FM), cambiamos la frecuencia de la RF
• La mayoría de las tecnologías modernas utilizan una modulación más complicada para
enviar información digital (Wi-Fi, celular,etc.)

• Un radio enlace de microondas se refiere a un enlace, analógico o digital, entre
terminales de telecomunicaciones mediante ondas electromagnéticas, la conexión de
estos terminales puede ser punto a punto o punto multipunto. Estos enlaces operan en la
banda del espectro radioeléctrico de microondas entre 1GHz y 300GHz, además, puede
funcionar en configuración simplex, half duplex o full dúplex (bidireccional). radio
enlaces de microondas

• Una red satelital realiza la transmisión de información utilizando radiofrecuencias que se
amplifican y envían a un determinado satélite, el cual las recibe, procesa y retransmite
hacia otras antenas terrestres o bien desde varias antenas hacia una central ubicada en un
HUB. Los componentes de un en lace satelital son principalmente

INFRARROJO. -
• El uso de la luz infrarroja se puede considerar muy similar a la transmisión digital con
microondas. El has infrarrojo puede ser producido por un láser o un LED.
• Los dispositivos emisores y receptores deben ser ubicados “ala vista” uno del otro. Su
velocidad de transmisión de hasta 100 Kbps puede ser soportadas a distancias hasta de
16 km. Reduciendo la distancia a 1.6 Km. Se puede alcanzar 1.5 Mbps.

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