El ABC de las redes inalámbricas [WLANs]

Publicado en la Revista RED Octubre 2000.

Introducción

WLAN redes inalámbricas IEEE 802.11a 802.11b 802.11gEn los últimos años las redes inalámbricas (WLAN, Wireless Local Area Network) han ganado muchos adeptos y popularidad en mercados verticales tales como hospitales, fabricas, bodegas, tiendas de autoservicio, tiendas departamentales, pequeños negocios y áreas académicas. Las redes inalámbricas permiten a los usuarios accesar información y recursos en tiempo real sin necesidad de estar físicamente en un sólo lugar. Con WLANs la red por sí misma es móvil y elimina la necesidad de usar cables y establece nuevas aplicaciones añadiendo flexibilidad a la red y lo más importante incrementa la productividad y eficiencia en las actividades diarias de la empresa. Un usuario dentro de una red inalámbrica puede transmitir y recibir voz, datos y video dentro de edificios, entre edificios o campus universitarios e inclusive sobre áreas metropolitanas a velocidades de hasta 11 Mbps.

Muchos de los fabricantes de computadoras y equipos de comunicaciones como PDAs (Personal Digital Assistants), módems, microprocesadores inalámbricos, lectores de punto de venta y otros dispositivos están introduciendo aplicaciones en soporte a las comunicaciones inalámbricas. Las nuevas posibilidades que ofrecen las WLANs son permitir una fácil incorporación de nuevos usuarios a la red, ofrecen una alternativa de bajo costo a los sistemas cableados, además de la posibilidad ubicua para accesar cualquier base de datos o cualquier aplicación localizada dentro de la red. A continuación se resumen algunas de estas ventajas de las WLANs, concernientes a productividad, conveniencia y costo, en comparación con las redes inalámbricas

Ventajas de WLANs sobre las redes alámbricas

  • Movilidad: Las redes inalámbricas pueden proveer a los usuarios de una LAN acceso a la información en tiempo real en cualquier lugar dentro de la organización. Esta movilidad incluye oportunidades de productividad y servicio que no es posible con una red alámbrica.

  • Simplicidad y rapidez en la instalación: La instalación de una red inalámbrica puede ser tan rápida y fácil y además que puede eliminar la posibilidad de tirar cable a través de paredes y techos.

  • Flexibilidad en la instalación: La tecnología inalámbrica permite a la red ir donde la alámbrica no puede ir.

  • Costo de propiedad reducido: Mientras que la inversión inicial requerida para una red inalámbrica puede ser más alta que el costo en hardware de una LAN alámbrica, la inversión de toda la instalación y el costo del ciclo de vida puede ser significativamente inferior. Los beneficios y costos a largo plazo son superiores en ambientes dinámicos que requieren acciones y movimientos frecuentes.

  • Escalabilidad: Los sistemas de WLANs pueden ser configurados en una variedad de topologías para satisfacer las necesidades de las instalaciones y aplicaciones especificas. Las configuraciones son muy fáciles de cambiar y además es muy fácil la incorporación de nuevos usuarios a la red.

Tecnologías

Existen varias tecnologías utilizadas en redes inalámbricas. El empleo de cada una de ellas depende mucho de la aplicación. Cada tecnología tiene sus ventajas y desventajas. A continuación se listan las más importantes en este genero.

  • Infrarrojo (Infrared)
  • Banda Angosta (Narrowband)
  • Espectro Extendido (Spread Spectrum)

    Infrarrojo

    Los sistemas de comunicación por infrarrojo utilizan muy altas frecuencias, justo abajo del espectro de la luz visible para transportar datos. Como la luz, el infrarrojo no puede penetrar objetos opacos, ya sea directamente (línea de vista) o indirectamente (tecnología difundida/reflectiva). El alto desempeño del infrarrojo directo es impráctico para usuarios móviles pero su uso es prácticamente para conectar dos redes fijas. La tecnología reflectiva no requiere línea de vista pero está limitada a cuartos individuales en zonas relativamente cercanas.

    Banda Angosta

    Un sistema de radio de banda angosta transmite y recibe información en una radio frecuencia especifica. La banda amplia mantiene la frecuencia de la señal de radio tan angostamente posible para pasar la información. El cruzamiento no deseado entre canales es evitado al coordinar cuidadosamente diferentes usuarios en diferente canal de frecuencia. En un sistema de radio la privacidad y la no-interferencia se incrementa por el uso de frecuencias separadas de radio. El radio receptor filtra todas aquellas frecuencias que no son de su competencia. La desventaja de esta tecnología es el uso amplio de frecuencias, uno para cada usuario, lo cual es impráctico si se tienen muchos.

    Espectro extendido La gran mayoría de los sistemas inalámbricos emplean la tecnología de Espectro Extendido (Spread Spectrum), una tecnología de banda amplia desarrollada por los militares estadounidenses que provee comunicaciones seguras, confiables y de misión critica. La tecnología de Espectro Extendido está diseñada para intercambiar eficiencia en ancho de banda por confiabilidad, integridad y seguridad. Es decir, más ancho de banda es consumida con respecto al caso de la transmisión en banda angosta, pero el ?trueque? [ancho de banda/potencia] produce una señal que es en efecto más fuerte y así más fácil de detectar por el receptor que conoce los parámetros de la señal de espectro extendido que está siendo difundida. Si el receptor no está sintonizado a la frecuencia correcta, una señal de espectro extendido se miraría como ruido en el fondo. Otra característica del espectro disperso es la reducción de interferencia entre la señal procesada y otras señales no esenciales o ajenas al sistema de comunicación.

Qué no es espectro extendido

Conviene tener presente que existen equipos que utilizan estas mismas frecuencias y que producen una energía de radiofrecuencia, pero que no transmiten información. Estos equipos tienen aplicaciones Industriales, Científicas y Médicas (ICM) y en particular dichos equipos operan en otras bandas de frecuencia [902-908 MHz; 2,400-2,500 MHz y 5,525-5,875 MHz]. Ejemplos de estos equipos son: limpiadores domésticos de joyería, humidificadores ultrasónicos, calefacción industrial, hornos de microondas, etc.

Existen dos tipos de señales de Espectro Extendido: Salto en Frecuencia (Frecuency Hopping, FH) y Secuencia Directa (Direct Sequence, DS).

    Espectro extendido con salto en frecuencia (FHSS)

    FHSS utiliza una portadora de banda angosta que cambia la frecuencia en un patrón conocido tanto por el transmisor como por el receptor. Tanto receptor como receptor están debidamente sincronizados comunicándose por un canal que está cambiado a cada momento en frecuencia. FHSS es utilizado para distancias cortas, en aplicaciones por lo general punto a multipunto, donde se tienen una cantidad de receptores diseminados en un área relativamente cercana al punto de acceso.

    Espectro extendido en secuencia directa (DSSS)

    DSSS genera un patrón de bits redundante para cada bit que sea transmitido. Este patrón de bit es llamado código chip. Entre más grande sea este chip, es más grande la probabilidad de que los datos originales puedan ser recuperados (pero, por supuesto se requerirá más ancho de banda). Más sin embargo si uno o mas bits son dañados durante la transmisión, técnicas estadísticas embebidas dentro del radio transmisor podrán recuperar la señal original sin necesidad de retransmisión. DSSS se utilizará comúnmente en aplicaciones punto a punto.

Distintas especificaciones de WLANs

Especificación Estatus Máxima tasa de bits Frecuencia de operación
IEEE 802.11 Utilizado por la mayoría de fabricantes de WLANs 2 Mbps 2.4 GHz
IEEE 802.11b Especificación reciente 11 Mbps 2.4 GHz
IEEE 802.11a En desarrollo 24 ? 54 Mbps 5.0 GHz
HiperLAN Desarrollado por ETSI 24 Mbps 5.0 GHz
Bluetooh Promovido por 3Com, Ericson, IBM, Intel Microsoft, Motorola, Nokia y Toshiba. 1 Mbps 2.4 GHz

IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineers
ETSI: European Telecomunications Standards Institute



Organismos

Debido al gran crecimiento de las redes inalámbricas han surgido nuevas organizaciones en esta industria tales como alianzas, consorcios y forums, las cuales se encargan de proponer estándares y definir nuevas tecnologías. Se pueden dividir estas organizaciones en tres categorías: alianzas de tecnología, organizaciones de estándares y asociaciones de la industria.

Alianzas de tecnología: Típicamente, una alianza de tecnología está formada para introducir al mercado una tecnología o protocolo específico y proveer interoperatibilidad y certificación de productos de diferentes compañías que utilizan esa tecnología o protocolo. Ejemplos de este tipo de organizaciones están las siguientes:

  • Bluetooth SIG: basado en la especificación BluetoothTM especificación que utiliza la tecnología de radio para proveer conectividad a Internet a bajo costo a computadoras portátiles, teléfonos móviles o otros dispositivos portátiles.

  • HiperLAN1, HiperLAN Alliance e HiperLAN2 Global Forum: organizaciones europeas que utilizan enlaces de radio de alto desempeño a frecuencias en el rango de 5 GHz.

  • HomeRF: Basada en una especificación para comunicaciones inalámbricas en hogares conocida por sus siglas en inglés SWAP (shared wireless access protocol). El HRFWG (homeRF Working Group) fue fundado para proveer los cimientos para un amplio rango de dispositivos al establecer una especificación abierta a la industria para comunicaciones digitales inalámbricas entre PCs y dispositivos domésticos alrededor de los hogares.

  • OFDM: Esta organización está basada básicamente en una tecnología patentada conocida como W-OFDM (Wide-band orthogonal frecuency división multiplexing)

  • WLI forum: WLIF estableció un estándar interoperable en 1996 conocido como OpenAir, el estándar está disponible a cualquier compañía que se une al Forum. OpenAir es una tecnología de espectro extendio con salto en frecuencia a 2.4 GHz

  • WECA: La misión de la WECA (Wireless Ethernet Compatibillity Alliance) es certificar la interoperatibilidad del estándar conocido como Wi-FiTM que es una versión de alta velocidad del estándar 802.11b de la IEEE.

Organizaciones de estándares: Este tipo de organizaciones crean, definen y proponen estándares internacionales oficiales abiertos a la industria a través de un proceso abierto a todas las compañías. Ejemplos de estas organizaciones:

  • La IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) y
  • La ETSI (European Telecommunications Standards Isntitute)

Asociaciones de la industria: estas organizaciones son creadas para promover el crecimiento de la industria a través de educación y promoción, proveyendo información objetiva sobre la industria en general, tecnologías, tendencias, organizaciones, oportunidades independientemente de la tecnología. La organización más importante en esta categoría es la WLANA (Wireless LAN Association) cuya misión es ayudar y fomentar el crecimiento de la industria a través de la educación que puede ser caracterizada por asociaciones industriales y comerciales.

Organizaciones como estás promueven la competencia y avances tecnológicos lo cual significa mejores soluciones para los usuarios de redes inalámbricas e incrementar el crecimiento de la industria. La fuerza del mercado decidirá el valor de cada organización

El Futuro de las redes inalámbricas

Los fabricantes de WLANs migraron de la banda de 900 MHz a la banda de 2.4 GHz para mejorar la velocidad de información. Este patrón continua al abrirse el estándar IEEE 802.11a en la banda de 5.7 GHz operando con una velocidad de datos de hasta 54 Mbps, actualmente en desarrollo; y se espera que sea introducida en el 2001. Esta banda de 5.7 GHz promete otras mejoras en velocidad permitiendo quizá algún día romper la barrera de los 100 Mbps; esperemos.

Otras tecnologías para redes inalámbricas también han emergido paralelamente a las definidas por la IEEE 802.11x, tales como bluetooth, HomeRF, LMDS (Local Multipoint Distribution Service), WLL (Wireless Local Loop), también la entrada de nuevos protocolos, lenguajes y esquemas de seguridad ha sido de gran importancia en el avance de las redes inalámbricas tales como WAP (Wireless Application Protocol), WML (Wireless Markup Language), WEP (Wired Equivalent Privacy), entre otros.

Hoy en día las WLANs han redefinido lo que significa estar conectado. Han extendido los límites de las LANs. Hacen infraestructuras tan dinámicas de acuerdo a las necesidades. Con los estándares y productos inalámbricos interoperables, las LANs pueden alcanzar escalas inimaginables con una infraestructura alámbrica. Las WLANs realizan interconexiones de alta velocidad por una fracción del costo de las tecnologías tradicionales de área amplia.

Con relación al costo los equipos de WLANs han abierto nuevos mercados. Para esta tecnología, la demanda continua incrementándose, la reducción del costo en la ingeniería y eficiencia en la fabricación permitirán la reducción mas de los costos, hasta que llegue un día en que un adaptador de un cliente inalámbrico cueste lo mismo que un adaptador alámbrico. Si tomamos en cuenta el cableado y el costo de mano de obra que involucra instalar una red alámbrica, esta diferencia será muy poca entre ambas tecnologías.

Referencias
Organización URL
IEEE http://www.ieee.org/
WLANA http://www.wlana.org/
WECA http://www.wirelessethernet.org/
HomeRF http://www.homerf.org/
HiperLAN/2 http://www.hiperlan2.com/
Bluetooth http://www.bluetooth.com/

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