Solución al problema de la estación oculta
A
B
C
1: Antes de transmitir la trama A envía un mensaje RTS (Request To Send)
2: B responde al RTS con un CTS (Clear To Send)
3. C no capta el RTS, pero sí el CTS. Sabe que no debe transmitir durante el tiempo equivalente a 500 bytes
RTS
1: RTS: Quiero enviar a B una trama de 500 bytes
4. A envía su trama seguro de no colisionar con otras estaciones
(Gp:) 3: Debo estar callado durante los próximos 500 bytes
CTS
2: CTS: de acuerdo A, envíame esa trama de 500 bytes que dices
CTS
(Gp:) Tr.
(Gp:) 4
RTS/CTS
El uso de mensajes RTS/CTS se denomina a veces Virtual Carrier Sense
Permite a una estación reservar el medio durante una trama para su uso exclusivo
Si todas las estaciones se ‘escuchan’ directamente entre sí el uso de RTS/CTS no aporta nada y supone un overhead importante, sobre todo en tramas pequeñas
No todos los equipos soportan el uso de RTS/CTS. Lo que lo soportan permiten indicar en un parámetro de configuración a partir de que tamaño de trama se quiere utilizar RTS/CTS. También se puede deshabilitar por completo su uso, cosa bastante habitual
Detección virtual de portadora por medio
de RTS/CTS
C A B D
Se supone que C y B están en el área de cobertura de A, pero D no. En cambio D debe estar en el área de cobertura de B. Ejemplo:
Emisor:
Receptor:
(Gp:) Internet
Punto de
acceso (AP)
PC de sobremesa
PC portátil
PC de sobremesa
PC portátil
PDA
PC táctil
147.156.1.20/24
147.156.1.21/24
147.156.1.22/24
147.156.1.25/24
147.156.1.24/24
147.156.1.23/24
147.156.1.1/24
La comunicación entre dos estaciones siempre se hace a través del punto de acceso, que actúa como un puente
Red con un punto de acceso
Puntos de acceso
Con puntos de acceso (AP) cada trama requiere dos emisiones de radio (salvo que el destino esté en la LAN y no en la WLAN).
Aunque haya estaciones ocultas la comunicación siempre es posible, pues se hace a través del AP que siempre está accesible para todos
Los AP son dispositivos fijos de la red. Por tanto:
Sus antenas pueden situarse en lugares estratégicos, y pueden ser de alta ganancia.
Se pueden dotar de antenas diversidad (para evitar los problemas de multitrayectoria)
No tienen requerimientos de bajo consumo (no usan baterías)
(Gp:) Internet
Topología de un ESS (Extended Service Set)
Canal 1
Canal 6
Sistema de
distribución (DS)
El DS es el medio de comunicación entre los AP.
Normalmente es Ethernet, pero puede ser cualquier otra LAN
Formato de trama 802.11
MF: Indica que siguen más fragmentos
Retry: Indica que esta trama es un reenvío
Pwr: Para ‘dormir’ o ‘despertar’ a una estación
More: Advierte que el emisor tiene más tramas para enviar
W: La trama está encriptada con WEP (Wireless Equivalent Privacy)
Duration: Dice cuanto tiempo va a estar ocupado el canal por esta trama
Address: Dirección de origen y destino. Dirección de est. base origen y destino.
(Gp:) Internet
Red con un AP cableado y un repetidor
Canal 1
Canal 1
Asociación de APs con estaciones
Cuando una estación se enciende busca un AP en su celda. Si recibe respuesta de varios atiende al que le envía una señal más potente.
La estación se registra con el AP elegido. Como consecuencia de esto el AP le incluye en su tabla MAC
El AP se comporta para las estaciones de su celda como un hub inalámbrico. En la conexión entre su celda y el sistema de distribución el AP actúa como un puente
Itinerancia (‘Roaming’)
Los AP envían regularmente (10 veces por segundo) mensajes de guía (beacon) para anunciar su presencia a las estaciones que se encuentran en su zona
Si una estación se mueve y cambia de celda detectará otro AP más potente y cambiará su registro. Esto permite la itinerancia (‘handover’) sin que las conexiones se corten.
Los estándares 802.11 no detallan como debe realizarse la itinerancia, por lo que la interoperablidad en este aspecto no siempre es posible
Para corregirlo varios fabricantes han desarrollado el IAPP (Inter-Access Point Protocol)
(Gp:) Internet
Canal 1
Canal 7
Canal 13
Tres Access Point superpuestos
Las estaciones se sintonizan a
cualquiera de los tres canales
Cada canal dispone de 11 Mb/s de capacidad
Los APs se pueden conectar a puertos de un conmutador y asignar a diferentes VLANs
En este caso es imprescindible utilizar canales no solapados
Ahorro de energía
Importante en WLANs ya que muchos dispositivos funcionan con baterías
Muchos equipos contemplan un modo de funcionamiento latente o ‘standby’ de bajo consumo en el que no pueden recibir tramas
Antes de ‘echarse a dormir’ las estaciones deben avisar a su AP, para que retenga las tramas que se les envíen durante ese tiempo.
Periódicamente las estaciones dormidas han de ‘despertarse’ y escuchar si el AP tiene algo para ellos
El AP descarta las tramas retenidas cuando ha pasado un tiempo sin que sean solicitadas
Rendimiento
El rendimiento real suele ser el 50-60% de la velocidad nominal. Por ejemplo con 11 Mb/s se pueden obtener 6 Mb/s en el mejor de los casos.
El overhead se debe a:
Mensajes de ACK (uno por trama)
Mensajes RTS/CTS (si se usan)
Fragmentación (si se produce)
Protocolo MAC (colisiones, esperas aleatorias, intervalos entre tramas)
Transmisión del Preámbulo (sincronización, selección de antena, etc.) e información de control, que indica entre otras cosas la velocidad que se va a utilizar en el envío, por lo que se transmite a la velocidad mínima (1 Mb/s en FHSS y DSSS, 6 Mb/s en OFDM). Solo por esto el rendimiento de DSSS a 11 Mb/s nunca puede ser mayor del 85% (9,35 Mb/s)
Seguridad
Los clientes y el punto de acceso se asocian mediante un SSID (System Set Identifier) común.
El SSID sirve para la identificación de los clientes ante el punto de acceso, y permite crear grupos ‘lógicos’ independientes en la misma zona (parecido a las VLANs)
Esto no es en sí mismo una medida de seguridad, sino un mecanismo para organizar y gestionar una WLAN en zonas donde tengan que coexistir varias en el mismo canal
Seguridad
Se dispone de mecanismos de autentificación y de encriptación.
La encriptación permite mantener la confidencialidad aun en caso de que la emisión sea capturada por un extraño. El mecanismo es opcional y se denomina WEP (Wireless Equivalent Privacy). Se basa en encriptación de 40 o de 128 bits. También se usa en Bluetooth
Recientemente se han detectado fallos en WEP que lo hacen vulnerable. En casos donde la seguridad sea importante se recomienda usar túneles IPSec.
Salud
La radiación electromagnética de 2,4 GHz es absorbida por el agua y la calienta (hornos de microondas). Por tanto un emisor WLAN podría calentar el tejido humano
Sin embargo la potencia radiada es tan baja (100 mW máximo) que el efecto es despreciable. Es mayor la influencia de un horno de microondas en funcionamiento.
Un terminal GSM transmite con hasta 600 mW y se tiene mucho más cerca del cuerpo normalmente (aunque GSM no emite en la banda de 2,4 GHz).
Los equipos WLAN solo emiten cuando transmiten datos. Un teléfono GSM emite mientras está encendido.
260 m
600 m
LAN inalámbrica en un almacén (caso 1)
Tomas RJ45 (100BASE-TX) disponibles por todo el almacén para conexión de los AP
Antenas omnidireccionales de mástil de alta ganancia (5,2 dBi)
Canal 1
Canal 1
Canal 13
Canal 13
Canal 7
Canal 7
LAN inalámbrica en un almacén (caso 2)
260 m
600 m
Tomas RJ45 (100BASE-TX) disponibles sólo en un lado del almacén
Antenas Yagi (13,5 dBi) y Dipolo diversidad(2,14 dBi)
Canal 1
Canal 13
Canal 13
Canal 1
Canal 7
Canal 7
LAN inalámbrica en un campus
260 m
600 m
Edificio
Patio
Antenas dipolo diversidad (2,14dBi) en las aulas y de parche (8,5 dBi) montadas en pared para el patio
Canal 1
Canal 1
Canal 11
Canal 11
Canal 6
Canal 6
Aula 5
Aula 1
Aula 6
Aula 7
Aula 8
Aula 2
Aula 3
Aula 4
Pasillo
Ejemplos de antenas
Antena dipolo diversidad para contrarrestar
efectos multitrayectoria (2,14 dBi)
Antena de parche para montaje
en pared interior o exterior (8,5 dBi)
Alcance: 3 Km a 2 Mb/s, 1 Km a 11 Mb/s
Radiación horizontal
Puentes inalámbricos entre LANs
Los sistemas de transmisión vía radio de las LANs inalámbricas pueden aprovecharse para unir LANs entre sí
Esto permite en ocasiones un ahorro considerable de costos en alquiler de circuitos telefónicos
Los dispositivos que se utilizan son puentes inalámbricos, parecidos a los puntos de acceso
Como los puntos a unir no son móviles se pueden usar antenas muy direccionales, con lo que el alcance puede ser considerable
Configuración punto a punto
Ganancia máxima: 20 dBi (antena parabólica)
Potencia máxima: 100 mW
Restricciones ETSI:
Alcance máximo: 10 Km (visión directa)
Cable coaxial de 50 ? de baja atenuación lo más corto posible (30 m max.)
Ethernet
Ethernet
Hasta 10 Km
Visión directa
Antenas de largo alcance
Antena Yagi exterior (13,5 dBi)
Alcance: 6 Km a 2 Mb/s, 2 Km a 11 Mb/s
Antena Parabólica exterior (20 dBi)
Alcance: 10 Km a 2 Mb/s, 5 Km a 11 Mb/s
¿Qué se entiende por visión directa?
No basta con ver la otra antena, es preciso tener una visión ‘amplia’
En realidad se requiere una elipse libre de obstáculos entre antenas
La vegetación puede crecer y obstaculizar la visión en alguna época del año
Anchura zona Fresnel para 2,4 GHz:
Primera zona Fresnel
Segunda zona Fresnel
d
d + ?/2
d + 2?/2
Técnicas para aumentar el alcance
Hasta
10 Km
Hasta
10 Km
Hasta
10 Km
Hasta
10 Km
Canal 10
Canal 11
Canal 10
Canal 10
Hasta 11 Mb/s para cada enlace
Hasta 11 Mb/s, compartidos entre ambos enlaces
Posible problema de estación oculta (entre A y C). Necesidad de utilizar mensajes RTS/CTS
Edificio A
Edificio B
Edificio C
Técnicas para aumentar la capacidad
Canal 1
Canal 7
Canal 13
Hasta 33 Mb/s
Imprescindible utilizar canales no solapados
Configuración multipunto
Antena omnidireccional o de
parche (o varias parabólicas)
Capacidad compartida por todos los enlaces
Posible problema de estación oculta. Conveniente utilizar RTS/CTS
Antena direccional
(parche, yagi o parabólica)
Precios productos 802.11b (orientativos)
Bluetooth (IEEE 802.15)
Objetivo: reemplazar cables de conexión entre periféricos
Esta tecnología se creó en el seno de un Grupo de Trabajo creado por Nokia y Ericsson. Mas tarde lo adoptó el IEEE como el comité 802.15
Bluetooth fue un rey danés que en el siglo X unificó Dinamarca y Noruega
Nivel físico en Bluetooth
Tecnología muy similar a 802.11 FHSS:
Misma banda (2,4 GHz)
Misma tecnología de radio (Frequency Hoping)
Pero:
Potencias de emisión inferiores (diseñado para equipos portátiles, como PDAs, con baterías de baja capacidad)
Alcance mucho menor (10 m)
Velocidad más reducida (721 Kb/s)
Cambio de frecuencias mucho más frecuente que en 802.11 (1600 en vez de 50 veces por segundo)
Existe probabilidad de interferencia entre:
Dos redes Bluetooth próximas
Una red Bluetooth y una 802.11 a 2,4 GHz (sobre todo FHSS)
Una red Bluetooth y un horno de microondas
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