ESTANDARES INALAMBRICOS

                      

                              Conalep Lic. Jesus Reyes Heroles 

Trabajo:

Investigación  “Estándares inalámbricos”

Alumno:

Roxana Santiago Hernández

Docente:

Ing. Miguel Ángel Ramos Grande

Modulo:

Manejo de redes

Grupo:

604

Fecha:

21/Febrero/2013

Índice

ü Introducción

ü Estándares inalámbricos

ü Estándar 802.11a

ü Estándar 802.11b

ü Estándar 802.11g

ü Estándar 802.11n

ü Interacción entre 802.11g y 802.11b

ü Conclusión

Introducción

Ante la existencia de dispositivos WLAN de diferentes fabricantes, se hizo necesaria la existencia de recomendaciones (contenidas en los estándares), para permitir a los productos de estas firmas, una operación adecuada entre sí y que, además, se cumpliera con un mínimo establecido de calidad y funcionalidades. Por tanto la IEEE que es el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos decidieron desarrollar una serie de estándares para definir 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. Es así como surge el estándar 802.11 y a partir de él varios estándares más.

Estándares inalámbricos

Los estándares WLAN principiaron con el estándar 802.11, desarrollado en 1997, por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). Estos estándares permiten transmisiones de datos de hasta 2 Mbps, transferencias que han sido mejoradas con el paso del tiempo.

Este estándar define y gobierna las redes de área local inalámbricas (WLAN) que operan en el espectro de los 2,4 GHz (Giga Hercios). El estándar original (802.11) especificaba la operación a 1 y 2 Mbps usando tres tecnologías diferentes:

ü   Frecuency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

ü   Direct Secuence Spread Spectrum (DSSS)

ü   Infrarrojos (IR)

El estándar original aseguraba la interoperabilidad entre equipos de comunicación dentro de cada una de estas tecnologías inalámbricas, pero no entre las tres tecnologías. Desde entonces, muchos estándares han sido definidos dentro de la especificación IEEE 802.11 que permiten diferentes velocidades de operación.

A continuación definiremos algunos de los estándares más importantes desarrollados a partir del estándar original.

802.11a

El estándar IEEE 802.11a se aplica a la banda de UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) de los 5GHz. El estándar usa el método OFDM para la transmisión de datos hasta 54Mbps. Su mayor inconveniente es la no compatibilidad con los estándares de 2,4GHz. Por lo demás su operación es muy parecida al estándar 802.11g.

La revisión 802.11a fue aprobada en 1999. El estándar 802.11a utiliza el mismo juego de protocolos de base que el estándar original, opera en la banda de 5 Ghz y utiliza 52 subportadoras orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) 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 o 6 Mbit/s en caso necesario. 802.11a tiene 12 canales sin solapa, 8 para red inalámbrica y 4 para conexiones punto a punto. No puede interoperar con equipos del estándar 802.11b, excepto si se dispone de equipos que implementen ambos estándares.

En resumen…

Rango de frecuencias:	De 5,15 a 5,25 GHz (50mW) De 5,25 a 5,35 GHz (250mW) De 5,725 a 5,825 GHz (1W)
Acceso:	Orthogonal Frecuency Division Multiplexing (OFDM)
Velocidad:	Hasta 54 Mbps
Compatibilidad:	No compatible con los sistemas 802.11b, 802.11, HiperLAN2, Infrarrojos (IR) ni con HomeRF
Distancia:	Depende de la instalación y de los obstáculos
Aplicación	Todo tipo de red de datos Ethernet

802.11b

Este extensión del estándar 802.11, definido en 1999, permite velocidades de 5,5 y 11Mbps en el espectro de los 2,4GHz. Esta extensión es totalmente compatible con el estándar original de 1 y 2 Mbps (sólo con los sistemas DSSS, no con los FHSS o sistemas infrarrojos) pero incluye una nueva técnica de modulación llamada Complementary Code Keying (CCK), que permite el incremento de velocidad. El estándar 802.11b define una única técnica de modulación para las velocidades superiores - CCK - al contrario que el estándar original 802.11 que permitía tres técnicas diferentes (DSSS, FHSS e infrarrojos). De este modo, al existir una única técnica de modulación, cualquier equipo de cualquier fabricante podrá conectar con cualquier otro equipo si ambos cumplen con la especificación 802.11b. Esta ventaja se ve reforzada por la creación de la organización llamada WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), una organización que dispone de un laboratorio de pruebas para comprobar equipos 802.11b. Cada equipo certificado por la WECA recibe el logo de compatibilidad WI-FI que asegura su compatibilidad con el resto de equipos certificados

La revisión 802.11b del estándar original fue ratificada en 1999. 802.11b tiene una velocidad máxima de transmisión de 11 Mbps y utiliza el mismo método de acceso definido en el estándar original CSMA/CA. El estándar 802.11b funciona en la banda de 2,4 GHz. Debido al espacio ocupado por la codificación del protocolo CSMA/CA, en la práctica, la velocidad máxima de transmisión con este estándar es de aproximadamente 5,9 Mbits sobre TCP y 7,1 Mbit/s sobre UDP.

En resumen…

Rango de frecuencias:	De 2.4 a 2.4835 GHz
Acceso:	Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) usando Complementary Code Keying (CCK)
Velocidad:	Hasta 11 Mbps
Compatibilidad:	Compatible con sistemas 802.11 DSSS de 1 y 2 Mbps. No compatible con los sistemas 802.11 FHSS, Infrarrojos (IR) ni con HomeRF
Distancia:	Depende de la instalación y de los obstáculos, 300m típicos
Aplicación	Todo tipo de red de datos Ethernet

802.11g

En junio de 2003, se ratificó un tercer estándar de modulación: 802.11g. Que es la evolución del estándar 802.11b, Este utiliza la banda de 2,4 Ghz (al igual que el estándar 802.11b) pero opera a una velocidad teórica máxima de 54 Mbit/s, que en promedio es de 22,0 Mbit/s de velocidad real de transferencia, similar a la del estándar 802.11a. Es compatible con el estándar b y utiliza las mismas frecuencias. Buena parte del proceso de diseño del estándar lo tomó el hacer compatibles los dos estándares. Sin embargo, en redes bajo el estándar g la presencia de nodos bajo el estándar b reduce significativamente la velocidad de transmisión.

Los equipos que trabajan bajo el estándar 802.11g llegaron al mercado muy rápidamente, incluso antes de su ratificación que fue dada aprox. el 20 de junio del 2003. Esto se debió en parte a que para construir equipos bajo este nuevo estándar se podían adaptar los ya diseñados para el estándar b.

Actualmente se venden equipos con esta especificación, con potencias de hasta medio vatio, que permite hacer comunicaciones de hasta 50 km con antenas parabólicas o equipos de radio apropiados.

El estándar 802.11g se publicó como borrador en Noviembre de 2001 con los siguientes elementos obligatorios y opcionales:

1. El método OFDM (Orthogonal Frecuancy Division Multiplexing) es obligatorio y es lo que permite velocidades superiores en la banda de los 2,4GHz.

2. Los sistemas deben ser totalmente compatibles con las tecnologías anteriores de 2,4GHz Wi-Fi (802.11b). Por lo que el uso del método CCK (Complementary Code Keying) también será obligatorio para asegurar dicha compatibilidad.

3. El borrador del estándar marca como opcional el uso del método PBCC (Packet Binary Convolution Coding) y el OFDM/CCK simultáneo.

En resumen…

Rango de frecuencias:	De 2.4 a 2.4835 GHz
Acceso:	Obligatoriamente Complementary Code Keying (CCK) y Orthogonal Frecuency Division Multiplexing (OFDM), opcionalmente puede incluir Packet Binary Convolution Coding (PBCC) y CCK/OFDM
Velocidad:	Hasta 54 Mbps
Compatibilidad:	Compatible con sistemas 802.11b de 11Mbps y 5,5Mbps. Compatible con sistemas 802.11 DSSS de 1 y 2 Mbps. No compatible con los sistemas 802.11 FHSS, Infrarrojos (IR) ni con HomeRF
Distancia:	Depende de la instalación y de los obstáculos, 300m típicos
Aplicación	Todo tipo de red de datos Ethernet

Comparativa entre los anteriores estándares inalámbricos

	802.11b	802.11a	802.11g
Fecha de aprobación	1999	1999	2003
Velocidad anunciada	11 Mbps	54 Mbps	54 Mbps
Velocidad media obtenida	4-5 Mbps	27 Mbps	25 Mbps
Frecuencia	2.4 GHz	5 GHz	2,4 GHz
Modulación	DSSS/CCK	OFDM	OFDM/DSSS
Canales	11	12	11

802.11n

En enero de 2004, el IEEE anunció la formación de un grupo de trabajo 802.11 (Tgn) para desarrollar una nueva revisión del estándar 802.11. La velocidad real de transmisión podría llegar a los 300 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 unas 40 veces más rápida que una red bajo el estándar 802.11b. También se espera que el alcance de operación de las redes sea mayor con este nuevo estándar gracias a la tecnología MIMO Multiple Input – Multiple Output, que permite utilizar varios canales a la vez para enviar y recibir datos gracias a la incorporación de varias antenas (3). Existen también otras propuestas alternativas que podrán ser consideradas. El estándar ya está redactado, y se viene implantando desde 2008. A principios de 2007 se aprobó el segundo boceto del estándar. Anteriormente ya había dispositivos adelantados al protocolo y que ofrecían de forma no oficial este estándar (con la promesa de actualizaciones para cumplir el estándar cuando el definitivo estuviera implantado). Ha sufrido una serie de retrasos y el último lo lleva hasta noviembre de 2009. Habiéndose aprobado en enero de 2009 el proyecto 7.0 y que va por buen camino para cumplir las fechas señaladas. A diferencia de las otras versiones de Wi-Fi, 802.11n puede trabajar en dos bandas de frecuencias: 2,4 GHz (la que emplean 802.11b y 802.11g) y 5 GHz (la que usa 802.11a). Gracias a ello, 802.11n es compatible con dispositivos basados en todas las ediciones anteriores de Wi-Fi. Además, es útil que trabaje en la banda de 5 GHz, ya que está menos congestionada y en 802.11n permite alcanzar un mayor rendimiento.

El estándar 802.11n fue ratificado por la organización IEEE el 11 de septiembre de 2009 con una velocidad de 600 Mbps en capa física.

El estándar 802.11n hace uso simultáneo de ambas bandas, 2,4 Ghz y 5 Ghz. Las redes que trabajan bajo los estándares 802.11b y 802.11g, tras la reciente ratificación del estándar, se empiezan a fabricar de forma masiva y es objeto de promociones por parte de los distintos ISP, de forma que la masificación de la citada tecnología parece estar en camino. Todas las versiones de 802.11xx, aportan la ventaja de ser compatibles entre sí, de forma que el usuario no necesitará nada más que su adaptador WiFi integrado, para poder conectarse a la red.

Sin duda esta es la principal ventaja que diferencia WiFi de otras tecnologías propietarias, como LTE, UMTS y Wimax, las tres tecnologías mencionadas, únicamente están accesibles a los usuarios mediante la suscripción a los servicios de un operador que está autorizado para uso de espectro radioeléctrico, mediante concesión de ámbito nacional.

La mayor parte de los fabricantes ya incorpora a sus líneas de producción equipos WiFi 802.11n, por este motivo la oferta ADSL, ya suele venir acompañada de WiFi 802.11n, como novedad en el mercado de usuario doméstico.

Se conoce que el futuro estándar sustituto de 802.11n será 802.11ac con tasas de transferencia superiores a 1 Gb/s.

Interacción de 802.11g y 802.11b

802.11g tiene la ventaja de poder coexistir con los estándares 802.11a y 802.11b, esto debido a que puede operar con las Tecnologías RF DSSS y OFDM. Sin embargo, si se utiliza para implementar usuarios que trabajen con el estándar 802.11b, el rendimiento de la celda inalámbrica se verá afectado por ellos, permitiendo solo una velocidad de transmisión de 22 Mbps. Esta degradación se debe a que los clientes 802.11b no comprenden OFDM.

Suponiendo que se tiene un punto de acceso que trabaja con 802.11g, y actualmente se encuentran conectados un cliente con 802.11b y otro 802.11g, como el cliente 802.11b no comprende los mecanismos de envío de OFDM, el cual es utilizados por 802.11g, se presentarán colisiones, lo cual hará que la información sea reenviada, degradando aún más nuestro ancho de banda.

Suponiendo que el cliente 802.11b no se encuentra conectado actualmente, el Punto de acceso envía tramas que brindan información acerca del Punto de acceso y la celda inalámbrica. Sin el cliente 802.11b, en las tramas se verían la siguiente información:

NON_ERP present: no

Use Protection: no

ERP (Extended Rate Physical), esto hace referencia a dispositivos que utilizan tasas de transferencia de datos extendidos, en otras palabras, NON_ERP hace referencia a 802.11b. Si fueran ERP, soportarían las altas tasas de transferencia que soportan 802.11g.

Cuando un cliente 802.11b se asocia con el AP (Punto de acceso), éste último alerta al resto de la red acerca de la presencia de un cliente NON_ERP. Cambiando sus tramas de la siguiente forma:

NON_ERP present: yes

Use Protection: yes

Ahora que la celda inalámbrica sabe acerca del cliente 802.11b, la forma en la que se envía la información dentro de la celda cambia. Ahora cuando un cliente 802.11g quiere enviar una trama, debe advertir primero al cliente 802.11b enviándole un mensaje RTS (Request to Send) a una velocidad de 802.11b para que el cliente 802.11b pueda comprenderlo. El mensaje RTS es enviado en forma de unicast. El receptor 802.11b responde con un mensaje CTS (Clear to Send).

Ahora que el canal está libre para enviar, el cliente 802.11g realiza el envío de su información a velocidades según su estándar. El cliente 802.11b percibe la información enviada por el cliente 802.11g como ruido.

La intervención de un cliente 802.11b en una red de tipo 802.11g, no se limita solamente a la celda del Punto de acceso en la que se encuentra conectado, si se encuentra trabajando en un ambiente con múltiples AP en Roaming, los AP en los que no se encuentra conectado el cliente 802.11b se transmitirán entre sí tramas con la siguiente información:

NON_ERP present: no

Use Protection: yes

La trama anterior les dice que hay un cliente NON_ERP conectado en uno de los AP, sin embargo, al tenerse habilitado Roaming, es posible que éste cliente 802.11b se conecte en alguno de ellos en cualquier momento, por lo cual deben utilizar los mecanismo de seguridad en toda la red inalámbrica, degradando de esta forma el rendimiento de toda la celda. Es por esto que los clientes deben conectarse preferentemente utilizando el estándar 802.11g. Wi-Fi (802.11b / g)

Conclusión

A partir del primer estándar inalámbrico que se definió que fue el 802.11 han surgido varios más que cuentan con más o menos velocidad de transferencia de datos por ejemplo el estándar 802.11a que llega a alcanzar una velocidad de 54 Mbps a diferencia del 802.11b que alcanza una velocidad de 11 Mbps. Hay inconvenientes en algunos estándares por su incompatibilidad con otros sistemas.

También cabe señalar que el estándar 802.11n  ya fue ratificado, y aseguran que este alcanza una velocidad de 600 Mbps en capa física o sea que tiene una velocidad 10 veces mayor que la de 802.11a. A diferencia de las otras versiones de Wi-Fi, 802.11n puede trabajar en dos bandas de frecuencias: 2,4 GHz (la que emplean 802.11b y 802.11g) y 5 GHz (la que usa 802.11a). Es decir este estándar  es compatible con dispositivos basados en todas las ediciones anteriores de Wi-Fi.