Imprimir el Libro CompletoImprimir el Libro Completo

Lan Inalámbricas WLAN

Sitio: Facultad de Ingeniería U.Na.M.
Curso: Comunicaciones 2 ET544
Libro: Lan Inalámbricas WLAN
Imprimido por: Invitado
Día: miércoles, 4 de diciembre de 2024, 23:41

Tabla de contenidos

1. Introducción

  • El estándar IEEE 802.11 fue diseñado para sustituir a las capas físicas (PHY) y de acceso al medio (MAC) del estándar IEEE 802.3 (Ethernet).
  • En lo único que se diferencia una red WLAN de una red Ethernet es en la forma en que los terminales acceden al medio, siendo totalmente compatibles en todos los demás servicios.
  • Las redes inalámbricas son un excelente complemento a las redes fijas.
  • No representan un reemplazo de tecnología, sino que complementan a las redes fijas proveyendo movilidad a los usuarios.
  • Servidores y equipamientos de centros de datos se encuentran cableados y en lugares fijos.
  • En definitiva el grupo de trabajo del 802.11 intenta crear un estándar que permitirá la interconexión a alta velocidad de dispositivos electrónicos de consumo masivo por medio inalámbrico.

802.11 / Wi-Fi


La IEEE define la norma 802.11 para la implementación de WLAN


Wi-Fi es una implementación comercial de 802.11 de la Wi-Fi Alliance


2. Requisitos

Para el desarrollo de la norma se tuvieron en cuneta las siguientes premisas:

  • Rendimiento: uso eficiente del medio
  • Nro de Nodos: capacidad para muchos dispositivos.
  • Conexión a LAN: interconexión con LAN troncal.
  • Área de servicio: 100 – 300 m
  • Eficiencia Energética: bajo consumo
  • Robustez y seguridad: interferencias y escuchas
  • Red ordenada: compartir el medio con otra WLAN
  • Sin licencias: banda de frecuencias libre.
  • Nómade: desplazarse entre celdas.
  • Conf. Dinám.: soportar ingreso/egreso de usuarios



Frecuencias/potencia

  • Banda ISM: Industrial, Scientific and Medical. Son bandas reservadas internacionalmente para uso no comercial de radiofrecuencia electromagnética en áreas industrial, científica y médica
  • Se definieron 3 bandas ISM no licenciadas:
    • 902 a 928 MHz
    • 2,4 a 2,4835 GHz
    • 5,725 a 5,850 GHz.
  • Las técnicas de modulación deben ser del tipo “spreadspectrum”, para minimizar la interferencia entre sistemas cercanos que utilicen las mismas bandas.
  • Las potencias máximas están también reguladas (entre 100 mW y 1 W según banda)

ENACOM

"A las bandas 902-928 MHz, 2.400-2.483,5 MHz y 5.725-5.850 MHz, las cuales como se apreciará son parte del grupo de bandas atribuidas a ICM por UIT se sumaron otras bandas como 1.910-1.930 MHz, 5.150-5.350 y 5.470-5.725 MHz; las dos últimas fueron identificadas por UIT en la Conferencia Mundial de 2003."


Normativa argentina

Potencia máxima admisible

En las bandas de 2400 MHz a 2483,5 MHz y de 5725 MHz a 5850 MHz la potencia máxima es de 1 Watt.


3. Topologías

 IBSS

Área de servicio básico independiente (IBSS)

Figura 1



Nota: el estándar 802.11 denomina IBSS al modo ad hoc.

BSS

Área de servicio básico (BSS)

Un BSS consta de un único AP que interconecta todos los clientes inalámbricos asociados. En la figura 1, se muestran dos BSS. Los círculos representan el área de cobertura dentro de la que los clientes inalámbricos del BSS pueden permanecer comunicados. Esta área se denomina “área de servicios básicos” (BSA). Si un cliente inalámbrico sale de su BSA, ya no se puede comunicar directamente con otros clientes inalámbricos dentro de la BSA. El BSS es el componente básico de la topología, mientras que la BSA es el área de cobertura real (los términos BSA y BSS a menudo se usan de manera indistinta).

La dirección MAC de capa 2 del AP se usa para identificar de forma exclusiva cada BSS y se denomina “identificador del conjunto de servicios básicos” (BSSID). Por lo tanto, el BSSID es el nombre formal del BSS y siempre se asocia a un único AP.


Figura 2

ESS

Área de servicio extendida (ESS)
 Conjunto de servicios extendidos

Cuando un único BSS proporciona una cobertura de RF insuficiente, se pueden unir dos o más BSS a través de un sistema de distribución (DS) común para formar un ESS. Como se muestra en la figura 3, un ESS es la unión de dos o más BSS interconectados mediante un DS por cable. Los clientes inalámbricos en una BSA ahora se pueden comunicar con los clientes inalámbricos en otra BSA dentro del mismo ESS. Los clientes con conexión inalámbrica móvil se pueden trasladar de una BSA a otra (dentro del mismo ESS) y se pueden conectar sin inconvenientes.

Figura 3

4. Superposición de Células

En un escenario con múltiples células aledañas es deseable que el usuario puede moverse entre células

Esto es lo que vimos en topologías como ESS o servicios extendidos.


5. Modelo de Capas

Como podemos ver solo cambian las subcapas física y MAC


6. Espectro expandido

El objetivo de utilizar espectro expandido es permitir la coexistencia de varios dispositivos comunicándose simultáneamente sin interferirse mutuamente.


7. Canales 802.11b/g

En la tabla se aprecian los canales habilitados en en las distintas regiones.


Solapamiento de Canales



8. Control de Acceso al Medio (MAC)

Nodo oculto

  • No funciona CSMA/CD
  • Si A transmite, C no lo detecta y también transmite.
  • Por eso se usa CSMA/CA
  • Se implementa handshaking.
  • Protocolo mejorado con token.
  • WiMAX usa ranuras temporales.



CSMA/CA


RTS: request to send
CTS: clear to send
ACK: acknowledgement

Vector de Asignación de Red NAV

Con la implementación de NAV no es necesario que el nodo esté constantemente “escuchando” el medio. Puede apagar su radio mientras dure NAV y así ahorrar energía.

NAV máximo 32.767 µs

9. Tramas

Trama 802.11

Preámbulo: sincronismo (selección de antena y corrección desvío de frecuencia, delimitación comienzo de trama

PLCP Header: número de bytes contenido en el paquete Velocidad de transmisión CRC16


Trama MAC

Control de trama:
  • Versión de protocolo (0)
  • Tipo (gestión, control o datos)
  • Subtipo (asociación, prueba, autenticación, RTS, CTS, ACK, Datos, etc.)
  • To DS y From DS (de/hacia sistema de distribución)
  • More fragments
  • Retry (trama retransmitida)
  • More data
  • Protected Frame
  • Order
Duration/ID:
  • ID de la estación.
  • duración calculada para NAV
Direcciones:
  • Address-1 (receptor)
  • Address-2 (transmisor)
  • Address-3 (origen/destino de DS)
  • Address-3 (de AP a AP)
Seq-ctl:
  • orden de los segmentos de trama
FCS:
  • CRC32 de la trama MAC

10. Potencia vs alcance vs capacidad


Para una comunicación exitosa, entre dos estaciones "A" y "B", no basta con que la estación "A" transmita con mucha potencia para llegar hasta la estación "B", también es necesario que la señal de "B" pueda ser decodificada por "A", ya sea porque "B" también transmite con suficiente potencia o porque "A" tiene una gran sensibilidad de recepción.

Los dispositivos móviles no suelen transmitir con mucha potencia.

11. Eficiencia

El aprovechamiento del canal aumenta con el tamaño de la trama. Se permiten hasta 2312 bytes de datos.

12. Interferencias

Horno microondas


https://www.acrylicwifi.com/en/blog/wi-fi-rf-spectrum-interferences-how-to-detect-them-case-study-microwave-oven/

Teléfono inalámbrico


https://www.metageek.com/training/resources/wifi-and-non-wifi-interference/

Paredes


https://link.springer.com/article/10.1007/s13369-020-04661-w


https://arstechnica.com/gadgets/2014/08/mapping-wi-fi-dead-zones-with-physics-and-gifs/

13. Seguridad

TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)
AES (Advanced Encryption Standard)
PSK (Pre-shared key)


Recomendaciones

  • Utilizar WPA2 + AES
  • No utilizar TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)
  • Utilizar PSK de +13 caracteres aleatorios
  • Ocultar SSID (Service set identification) o que no coincida con los 1000 más comunes.
  • No activar QoS (quality of service)
  • Deshabilitar WPS (Wi-Fi Protected Setup)(wps connect)
  • Limitar la potencia de los AP.

14. WiMAX

 IEEE 802.16: Worldwide Interoperability for Microwave Access


Características

  • Distancias de hasta 80 kilómetros, con antenas muy direccionales y de alta ganancia.
  • Velocidades de hasta 75 Mbps, 35+35 Mbps, siempre que el espectro esté completamente limpio.
  • Facilidades para añadir más canales, dependiendo de la regulación de cada país.
  • Anchos de banda configurables y no cerrados, sujetos a la relación de espectro.
  • Permite dividir el canal de comunicación en pequeñas subportadoras (dos tipos: guardias y datos)
  • Reemplazar DSL cableadas en "last mile"
  • Datos + voz + video

WiMAX vs otras


15. Wifi 6E

Wi-Fi 6E amplía el estándar Wi-Fi 6 (802.11ax) existente y permite el acceso a una nueva banda de 6 GHz. Wi-Fi 6E toma las características de eficiencia de Wi-Fi 6 como OFDMA, WPA3 y Target Wake Time y las extiende a la banda de 6 GHz para proporcionar un espectro más contiguo y menos interferencia. Con Wi-Fi 6E, las empresas pueden admitir nuevos casos de uso que exigen velocidades de varios gigabits, como el video de alta definición.


Pagina Aruba Networks


¿Cómo funciona Wi-Fi 6E?

En la actualidad, la red Wi-Fi utiliza dos bandas: 2,4 GHz y 5 GHz. Wi-Fi 6E utiliza una tercera banda: 6 GHz. Wi-Fi 6E extiende las mismas capacidades de Wi-Fi 6 a 6 GHz para permitir una mayor eficiencia, mayor rendimiento y mayor seguridad.

¿Por qué Wi-Fi 6E?

  •      Más capacidad en la banda de 6 GHz, lo que resuelve problemas de conexión y congestión.
  •      Canales más amplios, hasta 160 MHz, ideales para video de alta definición y realidad virtual.
  •      Sin interferencias de microondas, etc. porque solo los dispositivos compatibles con 6E pueden usar la banda.

¿Qué clases de dispositivos son compatibles con Wi-Fi 6E?
AP de potencia estándar (SP):
admite operaciones en exteriores e interiores, donde los puntos de acceso de potencia estándar se coordinan a través de un servicio de coordinación de frecuencia automatizada (AFC) para evitar que el Wi-Fi de 6 Ghz interfiera con los servicios establecidos, como la seguridad pública y el backhaul celular, enlaces de microondas. , servicios satelitales y servicios de transmisión de TV.

AP de bajo consumo en interiores (LPI):
esta clase de interior fijo solo utiliza niveles de potencia más bajos y no requiere un AFC. Los AP LPI para uso en implementaciones empresariales en interiores brindan la misma cobertura que los AP Wi-Fi 6 de hoy y brindarán una cobertura de 6Ghz similar a la de las radios de 5Ghz actuales.

AP de muy baja potencia (VLP):
VLP proporciona uso móvil en interiores o exteriores desde clientes móviles para casos de uso como cobertura de celda pequeña, puntos de acceso, etc.


16. Tecnología por Distancias


https://courses.engr.illinois.edu/ece463/fa2018/Lectures/ECE463_fa18_Lec13.pdf