Redes Wireless

1Paulo Colomés - www.redescisco.net - 2010

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Fundamentos de Redes InalámbricasPaulo Coloméswww.redescisco.net

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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)

GSMCDMASatellite

Ancho de banda

< 1 Mbps 11 a 54 Mbps + 100 Mbps 7 Mbps

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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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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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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

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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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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¿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

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

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

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

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

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¿Cómo opera CSMA/CA?

USUARIO 1

USUARIO 2

USUARIO 3

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USUARIO 1

USUARIO 2

USUARIO 3

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USUARIO 1

USUARIO 2

USUARIO 3

RTS = Request to SendCTS = Clear to Send

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Distribución de canales en 802.11b/g

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

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Canal 6Canal 1X

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Canal 6Canal 6

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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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Componentes de una WLAN

(Independent Basic Service Set)IBSS

También se conoce como red Ad-Hoc

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BSSComponentes de una WLAN

(Basic Service Set)

También se conoce como red de infraestructura

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Componentes de una WLAN

(Extended Service Set)ESS

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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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•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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Señal: - 67 dBmBW: 54 MbpsNorma: 802.11g (64-QAM)

Señal: - 77 dBmBW: 24 MbpsNorma: 802.11g (16-QAM)

Señal: - 89 dBmBW: 2MbpsNorma: 802.11b (DQPSK)

Señal: - 93 dBmBW: No conectadoNorma: ---------------------

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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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Velocidad de transmisión: 6,9,12,18,24,36,48,54MbpsModulación: BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM con OFDMMedia Access Protocol: CSMA/CA y ACKSensibilidad 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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Establecimiento de una conexión

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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: MyNETTasas soportadas: 54,48,36,24,16,11,6,5,2,1Seguridad: 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: MyNETTasas: 11, 6, 5,5, 2, 1WEP Password: 686F6C61

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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: MyNETTipo de seguridad: Shared KeyResultado: Exitoso

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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: MyNETTasas: 11, 6, 5,5, 2, 1WEP Password: 686F6C61

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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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Consideraciones generales respecto a antenas

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Tipos de antena

Omnidireccional 24 dBi Omnidireccional 2 dBi

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Tipos de antena

Parabólica

Tipo PanelRejilla

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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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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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Polaridad Vertical

Polaridad

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Polaridad Horizontal

Polaridad

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Polaridad Mixta

Polaridad

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Polaridad

Ejemplo con dos antenas tipo grid

Emisor ReceptorX

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Polaridad

Ejemplo con dos antenas tipo grid

Emisor Receptor

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Patrón de radiación

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Posición de antenas

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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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¿Preguntas?

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