PROTOCOLOS DE 802.11
802.11
legacy
La versión original del
estándar IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y
Electrónicos) 802.11 publicada en 1997 especifica dos velocidades
de transmisión teóricas de 1 y 2 megabits por segundo (Mbit/s) que se transmiten por señales infrarrojas (IR). IR sigue siendo parte del
estándar, si bien no hay implementaciones disponibles.
El estándar original también
define el protocolo CSMA/CA (Múltiple acceso por detección de
portadora evitando colisiones) como método de acceso. Una parte importante de
la velocidad de transmisión teórica se utiliza en las necesidades de esta
codificación para mejorar la calidad de la transmisión bajo condiciones
ambientales diversas, lo cual se tradujo en dificultades de interoperabilidad
entre equipos de diferentes marcas. Estas y otras debilidades fueron corregidas
en el estándar 802.11b, que fue el primero de esta familia en alcanzar amplia
aceptación entre los consumidores.
802.11a
La revisión 802.11a fue
aprobada en 1999. El estándar 802.11a utiliza el mismo juego
de protocolos de base que el estándar original, opera en la banda de 5 Ghz y
utiliza 52 subportadoras orthogonal
frequency-division multiplexing (OFDM) con una velocidad máxima de
54 Mbit/s, lo que lo hace un estándar práctico para redes inalámbricas con
velocidades reales de aproximadamente 20 Mbit/s. La velocidad de datos se
reduce a 48, 36, 24, 18, 12, 9 o 6 Mbit/s en caso necesario. 802.11a tiene 12
canales sin solapa, 8 para red inalámbrica y 4 para conexiones punto a punto.
No puede interoperar con equipos del estándar 802.11b, excepto si se dispone de
equipos que implementen ambos estándares.
La revisión 802.11b del
estándar original fue ratificada en 1999. 802.11b tiene una
velocidad máxima de transmisión de 11 Mbps y utiliza el mismo método de acceso
definido en el estándar original CSMA/CA. El estándar 802.11b funciona en la banda
de 2,4 GHz. Debido al espacio ocupado por la codificación del protocolo
CSMA/CA, en la práctica, la velocidad máxima de transmisión con este estándar
es de aproximadamente 5,9 Mbits sobre TCP y
7,1 Mbit/s sobre UDP.
802.11 c
Es menos usado que los
primeros dos, pero por la implementación que este protocolo refleja. El
protocolo ‘c’ es utilizado para la comunicación de dos redes distintas o de
diferentes tipos, así como puede ser tanto conectar dos edificios distantes el
uno con el otro, así como conectar dos redes de diferente tipo a través de una
conexión inalámbrica. El protocolo ‘c’ es más utilizado diariamente, debido al
costo que implica las largas distancias de instalación con fibra óptica, que
aunque más fidedigna, resulta más costosa tanto en instrumentos monetarios como
en tiempo de instalación.
"El estándar combinado
802.11c no ofrece ningún interés para el público general. Es solamente una
versión modificada del estándar 802.1d que permite combinar el 802.1d con
dispositivos compatibles 802.11 (en el nivel de enlace de datos capa 2 del
modelo OSI)".
802.11d
Es un complemento del estándar
802.11 que está pensado para permitir el uso internacional de las redes 802.11
locales. Permite que distintos dispositivos intercambien información en rangos
de frecuencia según lo que se permite en el país de origen del dispositivo
movil.
802.11e
La especificación IEEE 802.11e
ofrece un estándar inalámbrico que permite interoperar entre entornos públicos,
de negocios y usuarios residenciales, con la capacidad añadida de resolver las
necesidades de cada sector. A diferencia de otras iniciativas de conectividad
sin cables, ésta puede considerarse como uno de los primeros estándares
inalámbricos que permite trabajar en entornos domésticos y empresariales. La
especificación añade, respecto de los estándares 802.11b y 802.11a,
características QoS y de soporte multimedia, a la vez que mantiene
compatibilidad con ellos. Estas prestaciones resultan fundamentales para las
redes domésticas y para que los operadores y proveedores de servicios conformen
ofertas avanzadas. El documento que establece las directrices de QoS, aprobado
el pasado mes de noviembre, define los primeros indicios sobre cómo será la
especificación que aparecerá a finales de 2001. Incluye, asimismo, corrección
de errores (FEC) y cubre las interfaces de adaptación de audio y vídeo con la
finalidad de mejorar el control e integración en capas de aquellos mecanismos
que se encarguen de gestionar redes de menor rango. El sistema de gestión
centralizado integrado en QoS evita la colisión y cuellos de botella, mejorando
la capacidad de entrega en tiempo crítico de las cargas. Estas directrices aún
no han sido aprobadas. Con el estándar 802.11, la tecnología IEEE
802.11 soporta tráfico en tiempo real en todo tipo de entornos y situaciones.
Las aplicaciones en tiempo real son ahora una realidad por las garantías de
Calidad de Servicio (QoS) proporcionado por el 802.11e. El objetivo
del nuevo estándar 802.11e es introducir nuevos mecanismos a nivel de capa MAC
para soportar los servicios que requieren garantías de Calidad de Servicio.
Para cumplir con su objetivo IEEE 802.11e introduce un nuevo elemento llamado
Hybrid Coordination Function (HCF) con dos tipos de acceso:
- (EDCA) Enhanced Distributed Channel Access,
equivalente a DCF.
- (HCCA) HCF Controlled Access,
equivalente a PCF.
En este nuevo estándar se
definen cuatro categorías de acceso al medio (Ordenadas de menos a más
prioritarias).
- Background (AC_BK)
- Best Effort (AC_BE)
- Video (AC_VI)
- Voice (AC_VO)
Para conseguir la
diferenciación del tráfico se definen diferentes tiempos de acceso al medio y
diferentes tamaños de la ventana de contención para cada una de las categorías.
802.11f
Es una recomendación para
proveedores de puntos de acceso que permite que los productos sean más
compatibles. Utiliza el protocolo IAPP que le
permite a un usuario itinerante cambiarse claramente de un punto de acceso a
otro mientras está en movimiento sin importar qué marcas de puntos de acceso se
usan en la infraestructura de la red. También se conoce a esta propiedad
simplemente como itinerancia.
802.11g
En junio de 2003, se ratificó
un tercer estándar de modulación: 802.11g. Que es la evolución del estándar
802.11b, Este utiliza la banda de 2,4 Ghz (al igual que el estándar 802.11b)
pero opera a una velocidad teórica máxima de 54 Mbit/s, que en promedio es de
22,0 Mbit/s de velocidad real de transferencia, similar a la del estándar
802.11a. Es compatible con el estándar b y utiliza las mismas frecuencias.
Buena parte del proceso de diseño del estándar lo tomó el hacer compatibles los
dos estándares. Sin embargo, en redes bajo el estándar g la presencia de nodos
bajo el estándar b reduce significativamente la velocidad de transmisión.
Los equipos que trabajan bajo
el estándar 802.11g llegaron al mercado muy rápidamente, incluso antes de su
ratificación que fue dada aprox. el 20 de junio del 2003. Esto se debió en
parte a que para construir equipos bajo este nuevo estándar se podían adaptar
los ya diseñados para el estándar b.
Actualmente se venden equipos
con esta especificación, con potencias de hasta medio vatio, que permite hacer
comunicaciones de hasta 50 km con antenas parabólicas o equipos de radio
apropiados.
Existe una variante llamada
802.11g+ capaz de alcanzar los 108Mbps de tasa de transferencia. Generalmente
sólo funciona en equipos del mismo fabricante ya que utiliza protocolos
propietarios.
Interacción de 802.11g y
802.11b.
802.11g tiene la ventaja de
poder coexistir con los estándares 802.11a y 802.11b, esto debido a que puede
operar con las Tecnologías RF DSSS y OFDM. Sin embargo, si se utiliza para
implementar usuarios que trabajen con el estándar 802.11b, el rendimiento de la
celda inalámbrica se verá afectado por ellos, permitiendo solo una velocidad de
transmisión de 22 Mbps. Esta degradación se debe a que los clientes 802.11b no
comprenden OFDM.
Suponiendo que se tiene un
punto de acceso que trabaja con 802.11g, y actualmente se encuentran conectados
un cliente con 802.11b y otro 802.11g, como el cliente 802.11b no comprende los
mecanismos de envío de OFDM, el cual es utilizados por 802.11g, se presentarán
colisiones, lo cual hará que la información sea reenviada, degradando aún más
nuestro ancho de banda.
Suponiendo que el cliente
802.11b no se encuentra conectado actualmente, el Punto de acceso envía tramas
que brindan información acerca del Punto de acceso y la celda inalámbrica. Sin
el cliente 802.11b, en las tramas se verían la siguiente información:
NON_ERP present: no
Use Protection: no
ERP (Extended Rate Physical),
esto hace referencia a dispositivos que utilizan tasas de transferencia de
datos extendidos, en otras palabras, NON_ERP hace referencia a 802.11b. Si
fueran ERP, soportarían las altas tasas de transferencia que soportan 802.11g.
Cuando un cliente 802.11b se
asocia con el AP (Punto de acceso), éste último alerta al resto de la red
acerca de la presencia de un cliente NON_ERP. Cambiando sus tramas de la
siguiente forma:
NON_ERP present: yes
Use Protection: yes
Ahora que la celda inalámbrica
sabe acerca del cliente 802.11b, la forma en la que se envía la información
dentro de la celda cambia. Ahora cuando un cliente 802.11g quiere enviar una
trama, debe advertir primero al cliente 802.11b enviándole un mensaje RTS
(Request to Send) a una velocidad de 802.11b para que el cliente 802.11b pueda
comprenderlo. El mensaje RTS es enviado en forma de unicast. El receptor
802.11b responde con un mensaje CTS (Clear to Send).
Ahora que el canal está libre
para enviar, el cliente 802.11g realiza el envío de su información a
velocidades según su estándar. El cliente 802.11b percibe la información
enviada por el cliente 802.11g como ruido.
La intervención de un cliente
802.11b en una red de tipo 802.11g, no se limita solamente a la celda del Punto
de acceso en la que se encuentra conectado, si se encuentra trabajando en un
ambiente con múltiples AP en Roaming, los AP en los que no se encuentra
conectado el cliente 802.11b se transmitirán entre sí tramas con la siguiente
información:
NON_ERP present: no
Use Protection: yes
La trama anterior les dice que
hay un cliente NON_ERP conectado en uno de los AP, sin embargo, al tenerse
habilitado Roaming, es posible que éste cliente 802.11b se conecte en alguno de
ellos en cualquier momento, por lo cual deben utilizar los mecanismo de
seguridad en toda la red inalámbrica, degradando de esta forma el rendimiento
de toda la celda. Es por esto que los clientes deben conectarse preferentemente
utilizando el estándar 802.11g. Wi-Fi (802.11b / g)
802.11h
La especificación 802.11h es
una modificación sobre el estándar 802.11 para WLAN desarrollado por el grupo de
trabajo 11 del comité de estándares LAN/MAN del IEEE
(IEEE 802) y que se hizo público en octubre de
2003. 802.11h intenta resolver problemas derivados de la coexistencia de las
redes 802.11 con sistemas de Radar o Satélite.
El desarrollo del 802.11h
sigue unas recomendaciones hechas por la ITU
que fueron motivadas principalmente a raíz de los requerimientos que la Oficina
Europea de Radiocomunicaciones (ERO) estimó convenientes para minimizar el
impacto de abrir la banda de 5 GHz, utilizada generalmente por sistemas
militares, a aplicaciones ISM (ECC/DEC/(04)08).
Con el fin de respetar estos
requerimientos, 802.11h proporciona a las redes 802.11a la capacidad de
gestionar dinámicamente tanto la frecuencia, como la potencia de transmisión.
Selección Dinámica de Frecuencias
y Control de Potencia del Transmisor
DFS (Dynamic
Frequency Selection) es una funcionalidad requerida por las WLAN que operan
en la banda de 5GHz con el fin de evitar interferencias co-canal con sistemas
de radar y para asegurar una utilización uniforme de los canales disponibles.
TPC (Transmitter
Power Control) es una funcionalidad requerida por las WLAN que operan en la
banda de 5GHz para asegurar que se respetan las limitaciones de potencia
transmitida que puede haber para diferentes canales en una determinada región,
de manera que se minimiza la interferencia con sistemas de satélite.
802.11i
Está dirigido a batir la
vulnerabilidad actual en la seguridad para protocolos de autenticación y de
codificación. El estándar abarca los protocolos 802.1x, TKIP
(Protocolo de Claves Integra – Seguras – Temporales), y AES
(Estándar de Cifrado Avanzado). Se implementa en WPA2.
802.11j
Es equivalente al 802.11h, en la regulación Japonesa
802.11k
Permite a los conmutadores y
puntos de acceso inalámbricos calcular y valorar los recursos de
radiofrecuencia de los clientes de una red WLAN,
mejorando así su gestión. Está diseñado para ser implementado en software, para
soportarlo el equipamiento WLAN sólo requiere ser actualizado. Y, como es
lógico, para que el estándar sea efectivo, han de ser compatibles tanto los
clientes (adaptadores y tarjetas WLAN) como la infraestructura (puntos de
acceso y conmutadores WLAN).
En enero de 2004, el IEEE
anunció la formación de un grupo de trabajo 802.11 (Tgn) para desarrollar una
nueva revisión del estándar 802.11. La velocidad real de transmisión podría
llegar a los 300 Mbps (lo que significa que las velocidades teóricas de
transmisión serían aún mayores), y debería ser hasta 10 veces más rápida que
una red bajo los estándares 802.11a y 802.11g, y unas 40 veces más rápida que
una red bajo el estándar 802.11b. También se espera que el alcance de operación
de las redes sea mayor con este nuevo estándar gracias a la tecnología MIMO
Multiple Input – Multiple Output, que permite utilizar varios canales a la vez
para enviar y recibir datos gracias a la incorporación de varias antenas (3).
Existen también otras propuestas alternativas que podrán ser consideradas. El
estándar ya está redactado, y se viene implantando desde 2008. A principios de
2007 se aprobó el segundo boceto del estándar. Anteriormente ya había
dispositivos adelantados al protocolo y que ofrecían de forma no oficial este
estándar (con la promesa de actualizaciones para cumplir el estándar cuando el
definitivo estuviera implantado). Ha sufrido una serie de retrasos y el último
lo lleva hasta noviembre de 2009. Habiéndose aprobado en enero de 2009 el
proyecto 7.0 y que va por buen camino para cumplir las fechas señaladas.1 A diferencia de las
otras versiones de Wi-Fi, 802.11n puede trabajar en dos bandas de frecuencias:
2,4 GHz (la que emplean 802.11b y 802.11g) y 5 GHz (la que usa 802.11a).
Gracias a ello, 802.11n es compatible con dispositivos basados en todas las
ediciones anteriores de Wi-Fi. Además, es útil que trabaje en la banda de 5
GHz, ya que está menos congestionada y en 802.11n permite alcanzar un mayor
rendimiento.
El estándar 802.11n fue
ratificado por la organización IEEE el 11 de septiembre de 2009 con una
velocidad de 600 Mbps en capa física.2 3
En la actualidad la mayoría de
productos son de la especificación b o g , sin embargo ya se ha
ratificado el estándar 802.11n que sube el límite teórico hasta los 600
Mbps. Actualmente ya existen varios productos que cumplen el estándar N con un
máximo de 300 Mbps (80-100 estables).
El estándar 802.11n hace
uso simultáneo de ambas bandas, 2,4 Ghz y 5 Ghz. Las redes que trabajan
bajo los estándares 802.11b y 802.11g, tras la reciente ratificación del
estándar, se empiezan a fabricar de forma masiva y es objeto de promociones por
parte de los distintos ISP,
de forma que la masificación de la citada tecnología parece estar en camino.
Todas las versiones de 802.11xx, aportan la ventaja de ser compatibles entre
sí, de forma que el usuario no necesitará nada más que su adaptador wifi
integrado, para poder conectarse a la red.
Sin duda esta es la principal
ventaja que diferencia wifi de otras tecnologías propietarias, como LTE, UMTS
y Wimax, las tres tecnologías mencionadas,
únicamente están accesibles a los usuarios mediante la suscripción a los
servicios de un operador que está autorizado para uso de espectro
radioeléctrico, mediante concesión de ámbito nacional.
La mayor parte de los
fabricantes ya incorpora a sus líneas de producción equipos wifi 802.11n, por
este motivo la oferta ADSL, ya suele venir acompañada de wifi 802.11n, como
novedad en el mercado de usuario doméstico.
Se conoce que el futuro
estándar sustituto de 802.11n será 802.11ac con tasas de transferencia superiores a
1 Gb/s.4
802.11p
Este estándar opera en el
espectro de frecuencias de 5,90 GHz y de 6,20 GHz, especialmente indicado para
automóviles. Será la base de las comunicaciones dedicadas de corto alcance (DSRC) en
Norteamérica. La tecnología DSRC permitirá el intercambio de datos entre
vehículos y entre automóviles e infraestructuras en carretera.
802.11r
También se conoce como Fast
Basic Service Set Transition, y su principal característica es permitir a la
red que establezca los protocolos de seguridad que identifican a un dispositivo
en el nuevo punto de acceso antes de que abandone el actual y se pase a él.
Esta función, que una vez enunciada parece obvia e indispensable en un sistema
de datos inalámbricos, permite que la transición entre nodos demore menos de 50
milisegundos. Un lapso de tiempo de esa magnitud es lo suficientemente corto
como para mantener una comunicación vía VoIP
sin que haya cortes perceptibles.
802.11v
IEEE 802.11v servirá para
permitir la configuración remota de los dispositivos cliente. Esto permitirá
una gestión de las estaciones de forma centralizada (similar a una red celular)
o distribuida, a través de un mecanismo de capa 2.
Esto incluye, por ejemplo, la capacidad de la red para supervisar, configurar y
actualizar las estaciones cliente. Además de la mejora de la gestión, las
nuevas capacidades proporcionadas por el 11v se desglosan en cuatro categorías:
mecanismos de ahorro de energía con dispositivos de mano VoIP Wi-Fi en mente; posicionamiento, para
proporcionar nuevos servicios dependientes de la ubicación; temporización, para
soportar aplicaciones que requieren un calibrado muy preciso; y coexistencia,
que reúne mecanismos para reducir la interferencia entre diferentes tecnologías
en un mismo dispositivo.
802.11w
Todavía no concluido. TGw está
trabajando en mejorar la capa del control de acceso del medio de IEEE 802.11
para aumentar la seguridad de los protocolos de autenticación y codificación.
Las LANs inalámbricas envía la información del sistema en tramas desprotegidos,
que los hace vulnerables. Este estándar podrá proteger las redes contra la
interrupción causada por los sistemas malévolos que crean peticiones
desasociadas que parecen ser enviadas por el equipo válido. Se intenta extender
la protección que aporta el estándar 802.11i más allá de los datos hasta las
tramas de gestión, responsables de las principales operaciones de una red.
Estas extensiones tendrán interacciones con IEEE 802.11r
e IEEE 802.11u.
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