introducción a las la ns inalámbricas
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Introducción a
las LANs
Inalámbricas
¿Qué es una LAN inalámbrica?
Proporciona todas las funciones y beneficios de las tecnologías LAN
tradicionales, como Ethernet y Token Ring, pero sin las limitaciones impuestas por
los alambres o cables. Una WLAN, al igual que una LAN, requiere un medio físico
a través del cual pasan las señales de transmisión. En lugar de utilizar par
trenzado o cable de fibra óptica, las WLANs utilizan luz infrarroja (IR) o
frecuencias de radio (RFs).
El uso de la RF es mucho más popular debido a su mayor alcance, mayor ancho
de banda y más amplia cobertura. Las WLANs utilizan las bandas de frecuencia
de 2,4 gigahertz (GHz) y de 5 GHz. Estas porciones del espectro de RF están
reservadas en la mayor parte del mundo para dispositivos sin licencia.
¿Ya no más cables?
Los sistemas inalámbricos no carecen completamente de cable ya que se
conectan a sistemas LAN cableados tradicionales. Los dispositivos WLAN de
primera generación, con sus bajas velocidades y falta de estándares, no fueron
populares. Los sistemas estandarizados modernos pueden ahora transferir datos
a velocidades aceptables.
El comité IEEE 802.11 y la Alianza Wi-Fi han trabajado diligentemente para hacer
al equipo inalámbrico estandarizado e interoperable. La tecnología inalámbrica
soportará ahora las tasas de datos y la interoperabilidad necesarias para la
operación de la LAN. Además, el costo de los nuevos dispositivos inalámbricos
ha disminuido mucho.
¿Porque utilizar tecnologías
Inalámbricas?
Las LANs Ethernet cableadas actuales operan a velocidades de alrededor de
100 Mbps en la capa de acceso, 1 Gbps en la capa de distribución, y hasta 10
Gbps a nivel de la capa principal mientras que la mayoría de las WLANs operan
a una velocidad de 11 Mbps a 54 Mbps en la capa de acceso y no tienen como
objetivo operar en la capa de distribución o en la capa principal.
Las WLANs no eliminan la necesidad de la existencia de los Proveedores de
Servicios de Internet (ISPs). La conectividad a Internet aún requiere de acuerdos
de servicios con portadoras de intercambio locales o ISPs para un acceso a la
Internet.
Existe una tendencia actual para que los ISPs proporcionen un servicio de
Internet inalámbrico., estos ISPs se denominan Proveedores de Servicios de
Internet Inalámbricos (WISPs). Además, las WLANs no reemplazan la necesidad
de los routers, switches y servidores cableados tradicionales de una LAN típica.
Las WLANs presentan numerosos beneficios para las oficinas hogareñas, los
negocios pequeños, los negocios medianos, las redes de campus y las
corporaciones más grandes. Los entornos que es probable que se beneficien de
una WLAN tienen las siguientes características:
Requieren las velocidades de una LAN Ethernet estándar
Se benefician de los usuarios móviles
Reconfiguran la disposición física de la oficina a menudo
Se expanden rápidamente
Utilizan una conexión a Internet de banda ancha
Enfrentan dificultades significativas al instalar LANs cableadas
Necesitan conexiones entre dos o más LANs en un área metropolitana
Requieren oficinas y LANs temporales
La evolución de las LANs
Inalámbricas
Las primeras tecnologías LAN inalámbricas definidas mediante el estándar 802.11
eran ofertas propietarias de baja velocidad de 1 a 2 Mbps. Al darse cuenta de
la necesidad de un estándar similar a Ethernet, los fabricantes de tecnologías
inalámbricas se aliaron en 1991 y formaron la Alianza de Compatibilidad de
Ethernet Inalámbrica (WECA). La WECA propuso y construyó un estándar basado
en tecnologías contribuyentes. WECA cambió posteriormente su nombre a Wi-Fi.
En junio de 1997 IEEE lanzó el estándar 802.11 para el networking de área local
inalámbrico.
Así como el estándar de Ethernet 802.3 permite la transmisión de datos a través
de par trenzado y cable coaxial, el estándar de WLAN 802.11 permite la
transmisión a través de medios diferentes.
Los medios especificados incluyen los siguientes:
Luz infrarroja
Tres tipos de transmisión de radio dentro de las bandas de frecuencia de 2,4
GHz no licenciadas:
Espectro expandido de saltos de frecuencia (FHSS)
Espectro expandido de secuencia directa (DSSS)
Multiplexado por división de frecuencia ortogonal (OFDM) 802.11g
Un tipo de transmisión de radio dentro de las bandas de frecuencia de 5 GHz
no licenciadas:
Multiplexado por división de frecuencia ortogonal (OFDM) 802.11a
El espectro expandido es una técnica de modulación que expande una señal
de transmisión a través de un amplio rango de frecuencias de radio, esta
técnica es ideal para las comunicaciones de datos porque es menos susceptible
al ruido de radio y crea menos interferencia.
Medios de
Networking
Medios de la capa Física
Para construir una LAN cableada o inalámbrica debe utilizarse una base
sólida, esta base se denomina Capa 1 o capa física en el modelo de referencia
OSI. La capa física es la capa que define las especificaciones
eléctricas, mecánicas, procedimentales y funcionales para activar, mantener y
desactivar el enlace físico entre sistemas finales.
Esta sección presenta diferentes tipos de medios de networking que se utilizan en
la capa física, incluyendo:
cable de par trenzado blindado
cable de par trenzado sin blindaje
cable coaxial
cable de fibra óptica
ondas de radio propagadas
STP
El cable de par trenzado blindado (STP) combina las técnicas de blindaje y
trenzado de los alambres, cada par de alambres es trenzado y luego envuelto
en una lámina metálica. STP usualmente es un cable de 150 ohms, reduce el
ruido eléctrico y este también incluye el acoplamiento de par a par, o diafonía,
desde el interior del cable, y la interferencia electromagnética (EMI) y la
interferencia de frecuencia de radio (RFI) desde el exterior del cable. El cable
STP debe seguir especificaciones precisas respecto a la cantidad de trenzados
existentes cada 30 cm (1 pie) de cable.
Un híbrido entre UTP y STP es UTP protegido (ScTP), también denominado par
trenzado con lámina (FTP), o pares en lámina metálica (PiMF), es esencialmente
UTP envuelto en un blindaje de lámina metálica, o protección. Usualmente es un
cable de 100 ohms.
Si se los conecta a tierra inapropiadamente, o si existe alguna discontinuidad a
lo largo de la longitud del material del blindaje, STP y ScTP se vuelven
susceptibles a importantes problemas de ruido, esto se debe a que los
problemas de ruido hacen que el blindaje actúe como una antena, recogiendo
señales no deseadas.
La lámina no sólo evita que ondas electromagnéticas entrantes ocasionen ruido
en los alambres de datos, sino que también minimiza las ondas
electromagnéticas irradiadas, lo cual podría ocasionar ruido en otros dispositivos.
Los cables STP y ScTP no pueden tenderse tan lejos como otros medios de
networking, como el cable coaxial o la fibra óptica, sin que la señal se repita.
Además, más aislación y blindaje se combinan para incrementar
considerablemente el tamaño, el peso y el costo de los cables.
.
UTP
El cable de par trenzado sin blindaje (UTP) es un medio de cuatro pares de
alambres utilizado en una variedad de redes. Los ocho alambres de cobre
individuales del cable UTP están recubiertos por material aislante. Dos alambres
se trenzan entre sí para formar pares. Este tipo de cable se basa en el efecto de
cancelación, producido por los pares de alambres trenzados, para limitar la
degradación de la señal ocasionada por la diafonía y la EMI y RFI externas. Para
reducir aún más la diafonía entre pares en el cable UTP, se incrementa la
cantidad de trenzados de los pares de alambres. Al igual que el cable STP, el
cable UTP debe seguir especificaciones precisas respecto a cuántos trenzados
existen cada 30 cm (1 pie) de cable.
Los cuatro pares utilizados en el cable UTP para networking son usualmente
alambres de cobre con un Calibre de Alambres Norteamericano (AWG) número
22 ó 24. Esto lo diferencia del par trenzado utilizado para el cableado telefónico,
que es de usualmente 19, 22, 24, o 26 AWG.
UTP está relacionada con la topología en estrella basada en el hub o basada en
el switch que se utiliza en las LANs Ethernet cableadas con UTP .
UTP se consideraba más lento en la transmisión de datos que otros tipos de
cable, puede alcanzar actualmente velocidades de transmisión de hasta 1000
Mbps (1 Gbps). Se está considerando un estándar de 10 Gbps.
Cable Coaxial
El cable coaxial consiste en un conductor central, ya sea en hebras o sólido, que
está rodeado por una capa de material aislante llamado dieléctrico el cual está
rodeado por un blindaje hecho de papel de aluminio, hebras de alambre
trenzado, o ambos. Fuera de este blindaje hay una vaina de aislación
protectora que forma la funda del cable.
Todos los elementos del cable coaxial rodean al conductor central, como los
anillos de crecimiento de un árbol rodean al núcleo. Puesto que todos
comparten el mismo eje, esta construcción se denomina coaxial, o abreviado,
coax. El coax es el medio más ampliamente utilizado para transportar elevadas
frecuencias de radio a través del alambre.
En el pasado, el cable coaxial ofrecía ventajas significativas para las LANs. Su
respuesta de frecuencia le permitía transportar señales con menor degradación
a través de distancias más largas que los medios de par trenzado disponibles en
el momento.
Consideraciones respecto a la conexión a tierra
Debe tenerse un especial cuidado en asegurarse de que los cables coaxiales
estén siempre apropiadamente conectados a tierra. En networking, una
conexión a tierra correcta significa que el cable queda sin conexión a tierra en
uno de sus extremos.
Fibra Óptica
El cable de fibra óptica es un medio de networking que utiliza transmisiones de
luz modulada, puede ser más costoso que otros medios de networking,
dependiendo de la pureza y del tamaño de la fibra utilizada. Los conectores
que terminan la fibra también tienden a ser más costosos.
La fibra no es susceptible a la interferencia electromagnética o de frecuencia
de radio por lo tanto es capaz de velocidades de datos más elevadas que
cualquiera de los otros tipos de medios de networking actuales. A medida que el
diámetro de la fibra se hace más pequeño, se incrementa la velocidad de
transmisión máxima.
Los datos que viajan por el cable de fibra óptica se convierten en impulsos
luminosos y se permite a esta luz propagarse por la fibra, las partes que guían la
luz de una fibra óptica se denominan núcleo y revestimiento.
Fibra Óptica
Las señales inalámbricas son ondas electromagnéticas, que pueden viajar a
través del espacio, ningún medio físico es necesario para las señales
inalámbricas, que viajan tan bien en el vacío del espacio como lo hacen a
través del aire en un edificio de oficinas.
Las ondas difieren sólo en su frecuencia como por ejemplo las ondas de energía,
ondas de radio, microondas, ondas de luz infrarroja, ondas de luz visible, ondas
de luz ultravioleta, rayos x, y rayos gamma proporcionan algunas características
muy importantes:
Todas estas ondas viajan a la velocidad de la luz, c = 299.792.458 metros por
segundo, en el vacío. Esta velocidad podría denominarse con más precisión
velocidad de las ondas electromagnéticas.
Todas estas ondas obedecen a la ecuación (frecuencia) x (longitud de onda) = c.
Todas estas ondas viajarán a través del vacío. No obstante, tienen interacciones
muy diferentes con diversos materiales.
La diferencia principal entre las diferentes ondas electromagnéticas es su
frecuencia. Ondas electromagnéticas de baja frecuencia tienen una longitud de
onda larga, mientras que las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen
una longitud de onda corta. La longitud de onda representa la distancia de un
pico al siguiente en la onda sinusoidal.
Instalación de los Medios
Las conexiones de edificio a edificio se llevan a cabo en general utilizando fibra
óptica, a causa de las altas velocidades disponibles y para evitar medidas de
protección de conexión a tierra que se requieren en los medios de cobre.
Instalar cable de fibra óptica entre edificios es muy costoso y consume mucho
tiempo. Incluso cortas distancias son difíciles de cubrir debido a utilidades
subterráneas existentes, cemento armado y otros obstáculos estructurales. Una
instalación aérea sujeta con cuerdas es una opción de instalación alternativa.
Las WLANs se han convertido actualmente en una opción popular puesto que la
instalación se limita a construir antenas montadas. ¿Qué sucedería si utilizáramos
conexiones de edificio a edificio allí donde las distancias excedieran los límites
de una propiedad o las limitaciones de cableado? La mayoría de los negocios
utilizan una conectividad WAN entre sitios metropolitanos distantes. Algunos
negocios utilizan microondas entre sitios distantes. En el caso de los bridges LAN
inalámbricos, los edificios que se encuentran a hasta 32 km (20 millas) de
distancia pueden conectarse a velocidades de hasta 11 Mbps.
Los bridges inalámbricos Cisco ofrecen muchas ventajas sobre conexiones alternativas
más costosas. Por ejemplo, una línea T-I cuesta en general aproximadamente 400 a 1000
dólares estadounidenses por mes. Para un sitio con cuatro edificios, eso significaría
alrededor de 15.000 a 36.000 dólares estadounidenses al año. Con un sistema inalámbrico,
la recuperación de los costos de hardware podría tener lugar realmente en menos de un
año. Si una línea T-I no está disponible o los edificios están ubicados en la misma
propiedad, podría colocarse un cable subterráneo. No obstante, la introducción en la
tierra puede costar más de 100 dólares estadounidenses por cada 0,3 m (1 pie),
dependiendo de la tarea. Para conectar tres edificios ubicados a 305 m (1000 pies)
separados entre sí, el costo podría exceder los 200.000 dólares estadounidenses.
Las microondas son una solución posible. En el caso de las microondas se requiere
usualmente un permiso del gobierno. En Estados Unidos, éste se obtiene de la Comisión
Federal de Comunicaciones (FCC). Este permiso sirve como proceso de registro que
permite al dueño del permiso tomar acciones legales contra aquéllos que interfieran. El
costo del equipamiento es en general de más de 10.000 dólares estadounidenses por sitio,
lo cual no incluye el costo de los elementos de instalación. El desempeño puede verse
severamente degradado en el caso de niebla espesa, lluvia o nieve. Las microondas
también tienden a ser punto a punto. Las conexiones multipunto usualmente no son
posibles.