CAPITULO 2

ESTANDARES 802.11

2.1.1 DESCRIPCION GENERAL

Descripción general de la normalizaciónLa normalización de las funciones de networking ha hecho mucho por adelantar el desarrollo de productos de networking costeables e interoperables. Esto es así también en el caso de los productos inalámbricos. Antes de que existieran los estándares inalámbricos, los sistemas inalámbricos estaban plagados de bajas velocidades de datos, incompatibilidad y elevados costos.

La normalización proporciona todos los siguientes beneficios:

Interoperabilidad entre los productos de múltiples fabricantes

Desarrollo más rápido de productos Estabilidad Capacidad para actualizar Reducciones de costos

2.1.2 IEE Y 802.11

El IEEE, fundado en 1884, es una organización profesional sin fines de lucro con más de 377.000 miembros en todo el mundo. El IEEE consiste en muchas sociedades y grupos de trabajo individuales. Desempeña un papel crítico en el desarrollo de estándares, la publicación de obras técnicas, conferencias de patrocinamiento y otorgamiento de acreditación en el área de tecnología eléctrica y electrónica. En el área de networking, el IEEE ha producido muchos estándares ampliamente utilizados como el grupo 802.x de

estándares de red de área local (LAN) y los estándares de red de área metropolitana (MAN)

EEE 802.11 El término 802.11 se refiere realmente a una familia de protocolos, incluyendo la especificación original, 802.11, 802.11b, 802.11a, 802.11g y otros. El 802.11 es un estándar inalámbrico que especifica conectividad para estaciones fijas, portátiles y móviles dentro de un área local. El propósito del estándar es proporcionar una conectividad inalámbrica para automatizar la maquinaria y el equipamiento o las estaciones que requieren una rápida implementación. Éstos pueden ser portátiles, handheld o montados en vehículos en movimiento dentro de un área local.

2.1.3 REPASO DEL LLC IEEE 802.2

El LLC proporciona los siguientes tres servicios de conexión para ULP:

Servicios sin conexión no confirmados — Éste es el servicio usual de mejor esfuerzo de una LAN. Las entidades de la red pueden intercambiar unidades de datos de servicio del enlace (LSDUs) sin el establecimiento de una conexión de nivel de enlace de datos. La transferencia de datos puede ser punto a punto, multicast o broadcast.

Servicios orientados a la conexión confirmados — Este conjunto de servicios proporciona el medio para establecer, utilizar, reconfigurar y terminar conexiones de la capa de enlace de datos. Este servicio proporciona también un secuenciamiento de capa de enlace de datos, un control de flujo y recuperación de errores, para intercambiar LSDUs de manera confiable en la conexión establecida. Las conexiones son punto a punto.

Servicios sin conexión confirmados — Los servicios sin conexión confirmados proporcionan el medio mediante

el cual las entidades de la capa de red pueden intercambiar LSDUs de manera confiable, pero sin el establecimiento de una conexión de enlace de datos. La transferencia de la unidad de datos es punto a punto.

2.1.4 DESCRIPCION GENERAL DE LAS WLAN

Las redes inalámbricas tienen características fundamentales que las hacen significativamente diferentes a las LANs cableadas tradicionales. Algunos países imponen requisitos específicos para el equipamiento de radio además de aquéllos especificados en el estándar 802.11.

Las capas físicas utilizadas en IEEE 802.11 son fundamentalmente diferentes de aquéllas utilizadas en medios alámbricos. Lo siguiente es cierto respecto a los protocolos PHY IEEE 802.11:

Utilizan un medio que no tiene fronteras absolutas ni fácilmente observables, fuera de las cuales las estaciones no podrán enviar ni recibir frames de red.

No están protegidos de señales externas. Se comunican a través de un medio que es

significativamente menos confiable que los medios cableados.

Tienen topologías dinámicas. Les falta una conectividad completa. Normalmente, se

supone que cada STA puede escuchar a cada una de las otras STAs. Esta suposición es inválida en el caso de las WLANs. Las STAs pueden estar "ocultas" entre sí.

Tienen propiedades de propagación variables en el tiempo y asimétricas.

2.1.5 ARQUITECTURA LOGICA

Conjunto de servicios básicos (BSS) El conjunto de servicios básicos (BSS) es el bloque constructor básico de una LAN IEEE 802.11

Un BSS utiliza el modo de infraestructura, un modo que necesita un AP. Todas las estaciones se comunican por medio del AP, y no directamente. Un BSS tiene una única ID de conjunto de servicios (SSID).

BSS independiente (IBSS) El conjunto de servicios básicos independiente (IBSS) es el tipo más básico de LAN IEEE 802.11. Una LAN IEEE 802.11 mínima consiste sólo en dos estaciones. En este modo de operación, las estaciones IEEE 802.11 se comunican directamente. Puesto que este tipo de LAN IEEE 802.11 se forma a menudo sin pre-planificar solamente mientras es necesaria una WLAN, a menudo se denomina red ad hoc.

Sistema de distribución (DS)

El DS habilita el soporte a dispositivos móviles proporcionando los servicios necesarios para manipular el mapeo de dirección a destino y la integración sin fisuras de múltiples BSSs. Los datos se desplazan entre un BSS y el DS a través de un AP. Nótese que todos los APs son también STAs, lo cual los convierte en entidades direccionables.

onjunto de servicios extendido (ESS) Un conjunto de servicios extendido (ESS) se define como dos o más BSSs conectados por medio de un DS común, como lo ilustra la Figura . Esto permite la creación de una red inalámbrica de tamaño y complejidad arbitrarios. Al igual que sucede con un BSS, todos los paquetes de un ESS deben atravesar uno de los APs.

Roaming Roaming es el proceso o capacidad de un cliente inalámbrico de desplazarse de una celda, o BSS, a otra, sin perder conectividad con la red. Los access points se entregan el cliente entre sí y son invisibles al mismo. El estándar IEEE 802.11 no define cómo debería llevarse a cabo el roaming, pero sí define los bloques de construcción básicos, que incluyen la búsqueda activa y pasiva y un proceso de re-asociación. La re-asociación con el AP debe tener lugar cuando una STA hace roaming de un AP a otro.

2.2.1 SERVICIOS MAC

Servicio de datos asíncronos. se transporte MSDU asíncrono se lleva a cabo sobre una base de mayor esfuerzo y sin conexión. No existen garantías de que la MSDU se entregará exitosamente. El transporte broadcast y multicast es parte del servicio de datos asíncrono proporcionado por la MAC. Debido a las características del medio inalámbrico, las MSDUs broadcast y multicast pueden experimentar una más baja calidad de servicio, en comparación a la de las MSDUs unicast. Todas las STAs soportan el servicio de datos asíncrono.

Servicios de seguridad. El alcance de los servicios de seguridad proporcionados se limita a un intercambio de datos de estación a estación. El servicio de privacidad ofrecido por la implementación WEP IEEE 802.11 es el cifrado de la MSDU. Para los propósitos de este estándar, WEP se visualiza como servicio de capa lógica ubicado dentro de la subcapa MAC.

Ordenamiento de MSDUsLos servicios proporcionados por la subcapa MAC permiten, y pueden requerir, el reordenamiento de las MSDUs. La MAC

reordenará intencionalmente las MSDUs, sólo si es necesario para aumentar la probabilidad de una entrega exitosa basada en el modo operativo actual ("administración de energía") de la(s) estación o estaciones receptora(s)

2.2.2 ESTRUCTURAS, ARQUITECTURA Y OPERACIÓN DE FRAMES MAC

Cada frame consiste en los siguientes componentes básicos:

Un encabezado MAC, que consiste en información acerca del control de frames, la duración, la dirección y el control de las secuencias

Un cuerpo de frames de longitud variable, que contiene información específica del tipo de frame. Por ejemplo, en los frames de datos, esto contendría datos de la capa superior

Una secuencia de verificación de frames (FCS), que contiene una verificación de redundancia cíclica (CRC) IEEE de 32 bits

Tipos de frames Los tres tipos principales de frames utilizados en la capa MAC son los siguientes:

1. Frames de datos2. Frames de control3. Frames de administración

Los frames de datos se utilizan para la transmisión de datos. Los frames de control, como la Solicitud para Enviar (RTS), Despejado para Enviar (CTS) y Confirmación (ACK), controlan el acceso al medio utilizando frames RTS, CTS y ACK. Los frames de administración, como los frames baliza, se transmiten de la misma manera en que los frames de datos intercambian la información de administración, pero no se envían a las capas superiores.

2.2.3 MECANISMOS DE DETECCION DE PORTADORA, CONFIRMACIONES DEL NIVEL DE LA MAC, Y ESPACIOS INTERFRAME

Mecanismo de detección de portadora

El MAC proporciona un mecanismo de detección de portadora virtual. Este mecanismo se denomina vector de adjudicación de la red (NAV). El NAV mantiene una predicción del tráfico futuro en el medio, basado en la información del campo de duración de los frames unicast. La información respecto a la duración también está disponible en los encabezados MAC de todos los frames enviados durante el CP.

Confirmaciones del nivel de la MAC

La falta de recepción de un frame ACK esperado indica a la estación de origen que ha ocurrido un error. Puede ser posible que la estación de destino haya recibido el frame correctamente y que el error haya ocurrido en la entrega del frame ACK. Para el iniciador del intercambio de frames, estas dos condiciones son indistinguibles entre sí

Espacio interframe (IFS)

El intervalo entre frames se denomina espacio interframe (IFS). Cada intervalo IFS se define como el tiempo desde el último bit del frame anterior al primer bit del preámbulo del frame subsiguiente, como se aprecia en la interfaz aérea. Como se muestra en la Figura , cuatro IFSs diferentes se definen para proporcionar niveles de prioridad para un acceso al medio inalámbrico. Los IFSs se enumeran en orden, desde el más corto al más largo:

1. SIFS es el espacio interframe corto2. PIFS es el espacio interframe PCF3. DIFS es el espacio interframe DCF

4. EIFS es el espacio interframe extendido

2.3.1 ALCANCE Y FUNCIONES

Procedimiento de convergencia de la capa física (PLCP) define un método para mapear las unidades de datos de protocolo de subcapa MAC (MPDUs) en un formato de framing apto para su envío y recepción entre dos o más STAs utilizando el sistema PMD asociado

Sistema dependiente del medio físico (PMD)El sistema PMD define las características y métodos de transmisión y recepción de datos a través de un medio inalámbrico entre dos o más STAs, cada una de ellas utilizando el mismo sistema PHY.

2.3.2 ESPECIFICACIÓN PHY DSSS IEEE 802.11B (ALTA VELOCIDAD)

Números de canales operativos

Las frecuencias centrales del canal y los números de CHNL_ID, no todos los cuerpos regulatorios de todos los países han adjudicado la misma cantidad de canales. Los tres canales operativos no superpuestos para Norteamérica.

Modulación y velocidades de datos del canal

Se especifican cuatro formatos de modulación y velocidades de datos para la PHY de Alta Velocidad. La velocidad de acceso básico se basará en la modulación de afinación de desplazamiento de fase binaria diferencial (DBPSK) de 1 Mbps. La velocidad de acceso mejorada se basa en una afinación de desplazamiento de fase de cuadratura diferencial (DQPSK) de 2 Mbps

2.3.3 MODULACION 802.11B

Esta extensión del sistema DSSS se basa en las capacidades de velocidades de datos del estándar 802.11 original, para proporcionar tasas de datos con una carga de 5,5 Mbps y 11 Mbps. Las primeras velocidades de 1 Mbps y 2 Mbps aún se soportan. Para proporcionar las velocidades más altas, se emplea la codificación de código complementario (CCK) de 8 chips como sistema de modulación. La velocidad de chipping es de 11 MHz, que es igual a la del sistema DSSS, proporcionando así el mismo ancho de banda del canal ocupado. La PHY de Alta Velocidad básica utiliza el mismo preámbulo PLCP que la PHY DSSS, por lo cual ambas PHYs pueden co-existir en el mismo BSS.

2.3.4 ESPECIFICACIÓN DE PHY IEEE 802.11A

802.11a se desplazó a una frecuencia más amplia (5 GHz) en parte para obtener velocidades más altas, pero también para evitar problemas de interferencia en la banda más poblada de los 2,4 GHz. Además de las WLANs 802.11b, las LANs HomeRF, los dispositivos Bluetooth, los teléfonos inalámbricos e incluso los hornos a microondas operan todos en la banda de los 2,4 GHz

Multiplexado por división de frecuencia ortogonal (OFDM)

El estándar IEEE 802.11a utiliza multiplexado por división de frecuencia ortogonal, una técnica que divide un canal de comunicaciones en una cierta cantidad de bandas de frecuencia que se encuentran separadas por el mismo espacio. OFDM utiliza múltiples subportadoras, que son 52, separadas por 312,5 KHz. Los datos se envían por 48 portadoras simultáneamente, donde cada subportadora transporta una porción de los datos del usuario. Cuatro subportadoras se utilizan como pilotos. Las subportadoras son ortogonales (independientes) entre sí.

2.3.5 ESPECIFICACIÓN DE PHY IEEE 802.11G

EEE 802.11a proporciona velocidades de hasta 54 Mbps. El problema más importante de 802.11a, que se especificó al mismo tiempo que 802.11b, es que utiliza la banda de frecuencia de 5 GHz en lugar de la de 2,4 GHz. Esto impide la compatibilidad con productos anteriores y representa un bloqueo considerable a la difusión de su implementación.

2.3.6 ESPECIFICACIÓN DE PHY DE FSS E INFARROJO (IR)

FHSS El estándar 802.11 define un conjunto de canales FH espaciados de manera pareja a lo largo de la banda de 2,4 GHz. La cantidad de canales, como ocurre con DSSS, depende de la geografía. Puede haber hasta 79 canales en Norteamérica y en la mayor parte de Europa, y 23 canales en Japón. El rango de frecuencia exacta varía levemente según la ubicación.

PHY infrarroja (IR)La PHY IR utiliza luz casi visible en el rango de los 850 nm a los 950 nm para la señalización. Esto es similar al uso espectral de dispositivos comunes entre los consumidores tales como controles remotos infrarrojos, así como otro equipamiento de comunicaciones de datos, como los dispositivos de la Asociación de Datos Infrarrojos (IrDA). A diferencia de muchos otros dispositivos infrarrojos, la PHY IR no está dirigida. Esto significa que el receptor y el transmisor no tienen que estar dirigidos uno al otro y no necesitan una línea de visión clara. Esto permite construir con más facilidad un sistema WLAN inalámbrico. Un par de dispositivos infrarrojos que cumplan con las normas podrían comunicarse en un entorno típico a un rango de alrededor de 10 m (33 pies). Este estándar permite receptores más sensibles, que pueden incrementar el rango hasta en 20 m (66 pies).

2.4.1 ADAPTADORES CLIENTES

Los Adaptadores de WLAN Cisco Aironet Inalámbricos también se denominan adaptadores clientes. Son módulos de radio que proporcionan comunicaciones de datos inalámbricas entre dispositivos fijos, portátiles o móviles y otros dispositivos inalámbricos o una infraestructura de red cableada. Los adaptadores clientes son completamente compatibles cuando se los utiliza en dispositivos que soportan la tecnología Plug-and-Play (PnP).

La función principal de los adaptadores de clientes es transferir paquetes de datos a través de la infraestructura inalámbrica. Los adaptadores operan de manera similar a un producto de red estándar, excepto en que el cable se reemplaza por una conexión de radio. No se requiere ninguna función de networking especial, y todas las aplicaciones existentes que operan a través de una red operarán utilizando los adaptadores.

2.4.2 PARTES DEL ADAPTADOR CLIENTE

Radio La radio transmite datos a través de un canal de radio semiduplex que opera a hasta 54 Mbps dependiendo de la tecnología inalámbrica.

Antena

Las placas de PC poseen una antena integrada, conectada de manera permanente. El beneficio del sistema de antena de diversidad es un incremento en la cobertura

Las placas LM se venden sin antena, aunque una antena puede conectarse a través de un conector externo de la placa

Los adaptadores cliente PCI se venden con una antena dipolo de 2 dBi que se conecta al conector de antena del adaptador

2.4.3 TIPOS DE CONTROLADORES Y SOPORTE AL CLIENTE

Sistemas operativos Windows SO Windows que pueden soportar controladores Aironet. El disco de controladores Aironet para Windows incluye controladores para todas las versiones de Windows 95 y 98, así como Windows ME, Windows NT, Windows 2000, Windows XP, y Windows CE 2.x, 3.x, y 4.x. Además, el controlador se incluye en el CD de Instalación de Windows para Windows Me, Windows 2000, y Windows XP.

Sistemas operativos no Windows Cisco Aironet ofrece soporte para Linux y Macintosh. El controlador para Linux de Cisco Aironet se utiliza con cualquier versión de Linux que utilice las versiones de kernel 2.2.x o 2.4.x. El controlador para Macintosh de Cisco Aironet se utiliza con las PowerBooks Macintosh y PowerMacs que utilizan Mac OS 9.x o Mac OS X 10.1. El controlador no tiene como objetivo su uso en notebooks Macintosh que tengan una placa inalámbrica incorporada.

2.4.4 CONFIGURACION DE RED UTILIZANDO LOS ADAPTADORES CLIENTES

WLAN ad hoc Una WLAN ad hoc, o peer-to-peer, es la configuración WLAN más simple. Se muestra en la Figura . En una WLAN que utiliza una configuración de red ad hoc, todos los dispositivos equipados con un adaptador cliente pueden comunicarse directamente entre sí. También se denomina conjunto de servicios básicos independientes (IBSS) o microcelda.

Infraestructura inalámbrica con estaciones de trabajo que acceden a una LAN InalámbricaUna WLAN que está conectada a una infraestructura cableada consiste en un conjunto de servicios básicos (BSS). Colocar dos o más access points en una LAN puede extender el BSS. La Figura muestra una red microcelular del conjunto de servicios extendido (ESS), con estaciones de trabajo que acceden a una LAN cableada a través de access points.

2.4.5 UBICACIÓN DE LOS PRODUCTOS INALAMBRICOS

.La sensibilidad y el alcance son inversamente proporcionales a las velocidades de bits de datos. El alcance máximo de la radio se logra a la velocidad de datos más baja con la que se puede trabajar. Tiene lugar una disminución en la sensibilidad umbral del receptor a medida que los datos de radio se incrementan.

- El entorno físico es importante porque áreas despejadas o abiertas proporcionan un mejor alcance de la radio que las áreas cerradas o congestionadas. Cuanto menos atestado se encuentre el entorno de trabajo, mayor será el alcance.

- Una configuración apropiada de la antena es un factor crítico para maximizar el alcance de la radio. Como regla general, el alcance se incrementa proporcionalmente a la altura de la antena.

Herramienta de prueba del enlace La herramienta de prueba del enlace se utiliza para determinar la cobertura RF. Los resultados de las pruebas pueden ayudar al instalador a eliminar áreas de bajos niveles de la señal RF que pueden resultar en una pérdida de conexión entre el adaptador cliente y el AP

2.4.6 MEDIDOR DEL ESTADO DEL ENLACE

La pantalla del Medidor de Estado del Enlace proporciona una pantalla gráfica de lo siguiente:

Potencia de la señal — la potencia de la señal de radio del adaptador cliente en el momento en que se reciben los paquetes. Se muestra en forma de porcentaje a lo largo de un eje vertical.

Calidad de la señal — la calidad de la señal de radio del adaptador cliente en el momento en el cual se reciben los paquetes. Se muestra en forma de porcentaje a lo largo de un eje horizontal.