Fundamentos de redes inalámbricas

1Paulo Colomés - www.redescisco.net - 2010
Redes Cisco.NET
Fundamentos de Redes Inalámbricas
Paulo Colomés
www.redescisco.net

Redes Cisco.NET
Ejemplos de redes inalámbricas
PAN LAN MAN WAN
Estándar 802.15.1
(Bluetooth)
802.11 (WiFi) 802.11 (WiFi)
802.16 (WiMax)
802.20 (MBWA
para 4G)
GSM
CDMA
Satellite
Ancho de
banda
< 1 Mbps 11 a 54 Mbps + 100 Mbps 7 Mbps

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Wireless LANs
El estándar 802.11 (Wi-Fi)
Norma BW Throughput Frecuencia
Canales
(FCC)
Modulación
802.11 2 Mbps
~ 1300
Kbps
2.4 Ghz 11 DSSS/FHSS
802.11a 54 Mbps ~ 36 Mbps 5.8 Ghz 21 OFDM
802.11b 11 Mbps ~ 6 Mbps 2.4 Ghz 11 DSSS
802.11g 54 Mbps ~ 36 Mbps 2.4 Ghz 11 DSSS/OFDM
802.11n 300 Mbps
~ 170
Mbps
2.4/5.8
Ghz
32 OFDM

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Wireless LANs
Wi-Fi Utiliza un esquema de modulación en fallback para adaptarse a las
diferentes condiciones de calidad / intensidad de señal y así ajustar el
ancho de banda
Los 3 tipos de modulación utilizados son:
* FHSS (Frecuency Hoping Spread Spectrum) (Obsoleto en Wifi)
* DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
* OFDM (Orthogonal Frecuency Division Multiplexing)

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Wireless LANs
Wi-Fi Utiliza un esquema de modulación en fallback para adaptarse a las
diferentes condiciones de calidad / intensidad de señal y así ajustar el
ancho de banda
DSSS
OFDM
DBPSK (1 Mbps)
DQPSK (2 Mbps)
CCK (5.5/11 Mbps)
BPSK (6/9 Mbps)
QPSK (12/18 Mbps)
16-QAM (24/36 Mbps)
64-QAM (48/54 Mbps)

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Wireless LANs
Acceso al medio….
ETHERNET: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
WLAN: CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance

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Wireless LANs
¿Cómo opera CSMA/CD?
1. El host que quiere transmitir debe escuchar el
medio en búsqueda de la señal portadora. Si esta
señal existe es porque otro host está transmitiendo
(ocupando el medio), por lo tanto él desiste por un
tiempo aleatorio hasta que vuelve a intentar
BA C
?

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Wireless LANs
1. Si la señal portadora no existe, el host transmite
sus datos en el medio. Si otro host quiere
transmitir, no podrá.
BA C

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Wireless LANs
Puede darse la situación en la cual un 2
máquinas transmitan al mismo tiempo,
provocando una colisión.
BA C

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Wireless LANs
Cuando los hosts detectan una colisión, inician un
temporizador aleatorio (cada uno de ellos) y
vuelven a intentar transmitir al medio
BA C

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Wireless LANs
El host que cumpla primero su temporizador inicia el
proceso de búsqueda de portadora de nuevo y
envía datos a la red
BA C

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Wireless LANs
¿Cómo opera CSMA/CA?
USUARIO 1
USUARIO 2
USUARIO 3

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Wireless LANs
USUARIO 1
USUARIO 2
USUARIO 3

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Wireless LANs
USUARIO 1
USUARIO 2
USUARIO 3
RTS = Request to Send
CTS = Clear to Send

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Wireless LANs
Distribución de canales en 802.11b/g

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Wireless LANs
¿Cómo manejar la distribución correcta
de canales en un entorno de múltiples
puntos de acceso?

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Wireless LANs
Canal 1
Canal
11
Canal 6

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Wireless LANs
Canal 1
Canal
11
Canal 6
Canal 1

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Wireless LANs
Canal 1
Canal
11
Canal 6
Canal 1
Canal
11

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Wireless LANs
Canal 1
Canal
11
Canal 6
Canal 1
Canal
11
Canal 6

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Wireless LANs
Canal 1
Canal
11
Canal 6
Canal 1
Canal
11
Canal 6Canal 1
X

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Wireless LANs
Canal 1
Canal
11
Canal 6
Canal 1
Canal
11
Canal 6Canal 6

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Wireless LANs
Canal 1
Canal
11
Canal 6
Canal 1
Canal
11
Canal 6Canal 6
Canal
11
Canal 1
Canal 1

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Wireless LANs
Topologías de redes inalámbricas
1. AD-HOC: Conexión entre hosts sin la presencia de un
Access Point
2. INFRAESTRUCTURA: Conexión entre hosts
mediante un dispositivo central (Access Point)

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Wireless LANs
Componentes de una WLAN
(Independent Basic Service Set)
IBSS
También se conoce como red Ad-Hoc

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Wireless LANs
BSS
(Basic Service Set)
También se conoce como red de infraestructura

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Wireless LANs
(Extended Service Set)
ESS
BSS
DS
BSS

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Wireless LANs
Medición de señal en redes inalámbricas
¿Qué nivel de señal exacto quiere decir un 100% de señal?
¿O un 47% de señal?
¿O 4 barritas en verde?

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Wireless LANs
•La calidad/cantidad de energía recibida en un determinado punto se mide con
intensidad de señal y se expresa en decibeles por miliWatt negativos. (-dBm)
•Mientras más cercano a 0 sea el valor, mejor es la calidad de señal.
•Así, un nivel de -89 dBm es considerado de peor calidad que -65 dBm
•Mientras más cercano esté un cliente a un Access Point, mayor será su intensidad
de señal, aunque esto depende además de factores externos como
interferencia, obstrucciones, entre otros.
Medición de señal en redes inalámbricas

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Wireless LANs
CL2
CL1
CL3
CL4

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Wireless LANs
CL2
CL1
CL3
CL4
Señal: - 67 dBm
BW: 54 Mbps
Norma: 802.11g (64-
QAM)
Señal: - 77 dBm
BW: 24 Mbps
Norma: 802.11g (16-QAM)
Señal: - 89 dBm
BW: 2Mbps
Norma: 802.11b (DQPSK)
Señal: - 93 dBm
BW: No conectado
Norma: ---------------------
X

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Wireless LANs
http://www.dlinkla.com/home/productos/producto.jsp?idp=1260
• Access Point de Exterior
• Dual Band (Soporta frecuencias 2.4Ghz y
5.0Ghz)
• Wireless N (300 Mbps)
• Soporte de PoE (Power over
Ethernet), 802.3af
• Seguridad Avanzada WEP, WPA/WPA2 y
NAP
• Soporte de Múltiples SSID’s
• Soporte WDS para sus diferentes modos
de operación
DAP – 3520 DLINK

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Wireless LANs
Velocidad de transmisión: 6,9,12,18,24,36,48,54Mbps
Modulación: BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM con OFDM
Media Access Protocol: CSMA/CA y ACK
Sensibilidad de recepción (Error Rate <10%):
• 6Mbps: -85dBm
• 9Mbps: -85dBm
• 12Mbps: -85dBm
• 18Mbps: -85dBm
• 24Mbps: -80dBm
• 36Mbps: -78dBm
• 48Mbps: -74dBm
• 54Mbps: -73dBm
DAP – 3520 DLINK

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Wireless LANs
Establecimiento de una conexión

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Wireless LANs
PASO 1: SONDEO. El cliente sondea la red a intervalos de tiempo en
los 14, 21 o 32 canales disponibles según la norma que utilice. El Access
Point envía tramas (beacons) cada cierto tiempo (beacon
interval), regulamente cada 100 ms.
SSID: MyNET
Tasas soportadas: 54,48,36,24,16,11,6,5,2,1
Seguridad: WEP

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SSID: MyNET
PASO 2: PRUEBA. El cliente envía una trama de vuelta al AP con el
SSID (que se configura manualmente) y con las tasas que él también
soporta y con la información de seguridad correspondiente (Clave WEP)
SSID: MyNET
Tasas: 11, 6, 5,5, 2, 1
WEP Password: 686F6C61

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Wireless LANs
PASO 3: AUTENTICACIÓN. El AP revisa la clave enviada por el
usuario y le informa si coincide o no (clave compartida). Si es exitoso, el
cliente ahora puede cifrar el tráfico inalámbrico que corresponde
SSID: MyNET
Tipo de seguridad: Shared Key
Resultado: Exitoso

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Wireless LANs
SSID: MyNET
PASO 4: ASOCIACIÓN. Se dice que el cliente está correctamente
“ASOCIADO” al Access Point una vez que se haya aprobado la
seguridad y se puede comenzar a transmitir. El estado ASOCIADO
permite reenviar paquetes de la capa 3 hacia arriba.
SSID: MyNET
Tasas: 11, 6, 5,5, 2, 1
WEP Password: 686F6C61

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Wireless LANs
Métodos de seguridad en Wi-Fi:
- WEP (Wired Equivalent Privacy)
- WPA (WiFi Protected Access)
- WPA2
- EAP (Extensible Authentication Protocol)
- LEAP (Lightweight Extensible Authentication Protocol)

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Wireless LANs
Consideraciones generales respecto a antenas

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Tipos de antena
Omnidireccional 24 dBi Omnidireccional 2 dBi

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Wireless LANs
Tipos de antena
Yagi
Parabólica
Tipo Panel
Rejilla

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Wireless LANs
La capacidad de recepción/transmisión de una antena se mide en
dBi o decibeles isotrópicos. Esto se conoce como “ganancia”.
Esta es una medida de comparación con un radiador hipotético
isotrópico. Esto es, un radiador que emite la misma cantidad de
energía en todas las direcciones posibles (0 dBi).
Ej: El Sol
Ganancia

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Wireless LANs
Polaridad
Las antenas orientan las ondas electromagnéticas de distinta manera en la
distancia. Esto se conoce como polarización o polaridad. Básicamente las
antenas transmiten en polaridad horizontal o vertical.
Es vital alinear la antena transmisora con la(s) receptora(s) en la misma
polaridad.

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Wireless LANs
Polaridad Vertical
Polaridad

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Polaridad Horizontal
Polaridad

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Polaridad Mixta
Polaridad

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Wireless LANs
Polaridad
Ejemplo con dos antenas tipo grid
Emisor Receptor
X

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Polaridad
Ejemplo con dos antenas tipo grid
Emisor Receptor

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Patrón de radiación

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Wireless LANs

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Wireless LANs
X
Posición de antenas

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Wireless LANs
Conclusión
La correcta implementación de una red inalámbrica requiere de
conocimientos técnicos avanzados y profundos en esta materia. Los
técnicos deben estar preparados para reconocer posibles errores y
poder corregirlos inmediatamente.
El desconocimiento de los elementos brevemente explicados en esta
sesión, junto a muchos más que quedaron pendientes, lleva a
implementaciones deficientes, problemas de conectividad y/o
precariedad en el servicio.

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Wireless LANs
¿Preguntas?

Redes Cisco.NET
Wireless LANs
FIN
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