REDES WIFI METROPOLITANAS - Trabajo de prospección de Sistemas de Telecomunicaciones - Autores
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Trabajo de prospección de Sistemas de Telecomunicaciones. REDES WIFI METROPOLITANAS. Autores: Antonio Castillo León Noemi Gutiérrez Aller Ricardo Valdivia Pérez
Índice 1.- Introducción. pag. 3 a) Definición de la tecnología. b) Tipos y características: ancho banda, velocidad, alcance… c) Estructura de las redes WiFi. d) Principales problemas: falta cobertura, seguridad… 2.- Empresas y equipos. pag. 12 3.- WiFi frente a otras tecnologías. pag. 20 4.- Redes WiFi Metropolitanas. pag. 27 5.- Ejemplos. pag. 32 a) Nueva York b) Córdoba c) San Francisco d) Barcelona 2
1.- Introducción. a) Definición de la tecnología. Wi-Fi (siglas del inglés Wireless-Fidelity) es un conjunto de estándares para redes inalámbricas basados en las especificaciones IEEE 802.11. Fue creado para ser utilizado en redes locales inalámbricas, sin embargo es frecuente que en la actualidad también se utilice para acceder a Internet. Para resolver el problema de la interoperabilidad entre equipos, los principales vendedores de soluciones inalámbricas de finales de los 90 ( 3Com, Aironet, Intersil, Lucent Technologies, Nokia y Symbol Technologies), crearon en 1999 una asociación conocida como WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance, Alianza de Compatibilidad Ethernet Inalámbrica). Esta asociación pasó a denominarse Wi-Fi Alliance en 2003 . El objetivo de la misma fue crear una marca que permitiese fomentar más fácilmente la tecnología inalámbrica y asegurar la compatibilidad de equipos. Esta organización comercial adopta, prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares 802.11. Esto quiere decir que el usuario tiene la garantía de que todos los equipos que tengan el sello Wi-Fi pueden trabajar juntos sin problemas, independientemente del fabricante de cada uno de ellos. Se puede obtener un listado completo de equipos que tienen la certificación Wi-Fi en Alliance - Certified Products. Las normas IEEE 802.11 detallan los estándares para las tecnologías de la información-telecomunicaciones y el intercambio de datos entre sistemas locales y redes metropolitanas que cubren específicamente las capas de acceso al medio (MAC) y física (PHY). La norma IEEE 802.11 fue diseñada para sustituir a las capas físicas y MAC de la norma 802.3 (Ethernet). Esto quiere decir que en lo único que se diferencia una red Wi-Fi de una red Ethernet es en cómo ordenadores o terminales en general acceden a la red; el resto es idéntico. Por tanto, una red local inalámbrica 802.11 es completamente compatible con todos los servicios de las redes locales (LAN) de cable 802.3 (Ethernet). Para ello es necesario que en la red haya un puente (bridge), que enlaza los equipos conectados de forma inalámbrica con el resto de equipos conectados por red cableada, realizando la traducción entre el medio físico cableado y el inalámbrico. Ya que ambos protocolos son diferentes a niveles inferiores ( enlace y físico), y se necesita que algún equipo haga la adaptación. En abril del 1997, WECA empieza a certificar la interoperatividad de equipos según la norma IEEE 802.11 bajo la marca WI-FI (Fidelidad Inalámbrica). Éste ha sido el inicio de la generalización de las redes inalámbricas, y el inicio de uso desde meramente anecdótico hasta el uso intensivo en redes en hogares, empresas e incluso universidades y otras instituciones. 3
Por ejemplo en España hay un laboratorio de certificación inalámbrica WiFi, ubicado en el PTA (Parque Tecnológico Andaluz) en la provincia de Málaga, y que tiene la empresa AT4 Wireless. Ésta certifica aparatos WiFi y también Wimax. Además esta empresa lidera la verificación de tecnología inalámbrica, al contar con dos de los cinco laboratorios que existen en el mundo en verificación de equipos Wimax. Estos laboratorios someten los equipos inalámbricos a pruebas de rendimiento, de alcance y de otros tipos para certificar que cumplen el estandar, así como que funcionan adecuadamente con equipos de otros fabricantes y no tienen problemas de compatibilidad entre ellos. Además las pruebas también consisten en el análisis de la emisión electromagnética que producen, tanto en su banda de trabajo para que no molesten a otros equipos funcionando en la misma, como en el resto de bandas en las que pudieran interferir con otros equipos, teniendo que cumplir unas estrictas restricciones que marca la legislación. Con los sistemas WI-FI inicialmente certificados se podían establecer comunicaciones a una velocidad máxima de 2 Mbps, alcanzándose distancia de hasta cientos de metros. Lo que se ha quedado rápidamente obsoleto, por ello la WECA ha impulsado una actualización del estándar en los años siguientes con frecuentes mejoras. Así, versiones más recientes de esta tecnología permiten alcanzar los 11, 22, 54 y hasta los 100 Mbps. b) Tipos y características: ancho banda, velocidad, alcance… La tecnología WiFi ha sufrido varias actualizaciones desde la publicación del primer estándar en 1997, el IEEE 802.11, también conocido como "802.11 Legacy". La siguiente modificación apareció en 1999 y fue designada como IEEE 802.11b, esta especificación tenía velocidades de 5 y hasta 11 Mbps, también trabajaba en la frecuencia de 2,4 GHz. Así han seguido surgiendo actualizaciones siendo las publicaciones y sus principales características las siguientes: Tecnología Velocidad Frecuencia Alcance Fecha Principal máxima trabajo publicación Característica 802.11 2 Mbps 2.4 Ghz 30 m 1997 CSMA/CA 802.11a 54 Mbps 5 Ghz 30 m 1999 OFDM 802.11b 11 Mbps 2.4 Ghz 120 m 1999 QPSK 802.11g 54 Mbps 2.4 Ghz 150 m 2003 QPSK / OFDM 802.11n 108 Mbps 2.4 / 5 Ghz 200 m 2007 Tecnología MIMO 4
Características comunes de los diferentes estándares WiFi son la tecnología de acceso al medio CSMA/CA (Múltiple acceso por detección de portadora evitando colisiones ) que establece la compartición del medio por los diferentes equipos para transmitir y recibir de forma ordenada. Los aumentos de velocidad se han conseguido modificando los parámetros de transmisión en el estándar, cambiando la codificación utilizada, la modulación y refinando el protocolo de acceso al medio. Por ejemplo usando la técnica de ensanchado de espectro basada en DSSS y añadiendo codificación CCK (Complementary Code Keying) la extensión 802.11b llegó a velocidades de 5,5 y 11 Mbps (tasa física de bit). Las tecnologías aplicadas en el estándar 802.11 FHSS ( Frequency Hoping Spread Spectrum) y DSSS ( Direct Sequence Spread Spectrum) expanden el espectro de las señales emitidas en frecuencia aportando muchas mejoras a la transmisión de las mismas: evita interferencias, reduce el efecto del ruido, mejora la protección de las señales, aumenta la privacidad, dificulta su escucha… En DSSS ésto se consigue gracias a que se reparte la potencia emitida en el espectro, al multiplicar la señal a emitir por un código (chip) que tiene la propiedad de expandir la potencia emitida en el espectro. También se puede lograr el mismo efecto haciendo saltos en frecuencia FHSS e ir transmitiendo la información en varias frecuencias diferentes cambiando cada cierto t muy pequeño. Ésto da además privacidad a las transmisiones ya que para deshacer éste efecto en recepción es necesario conocer el código chip para el primer caso y volver a multiplicar la señal que nos llega por él, o bien para el segundo caso, conocer las diferentes frecuencias a las que se va a ir emitiendo en cada instante temporal para ir recogiendo la información. Para el estandar 802.11g se introdujo multiplexación por división ortogonal en frecuencia ( OFDM ) que permite enviar información por canales cuyos espectros quedan superpuestos pero que luego pueden ser decodificados correctamente en recepción gracias a usar codificación ortogonal de la información. Ésto permitió al estándar enviar más información por el mismo ancho de banda, y además hacerlo con una baja tasa de error y muy alta eficiencia, ya que no se necesitan bandas de guarda entre los diferentes canales. Los diferentes estándares han sufrido además mejoras en partes específicas de las recomendaciones por medio de grupos de trabajo específicos para características puntuales como por ejemplo: • 802.11h intenta resolver problemas derivados de la coexistencia de las redes 802.11 con sistemas de Radares y Satélite gestionando dinámicamente tanto la frecuencia, como la potencia de transmisión. 5
• 802.11e permite a la tecnología IEEE 802.11 soportar tráfico en tiempo real en todo tipo de entornos y situaciones gracias a las garantías de Calidad de Servicio (QoS). • 802.11i está dirigido a mejorar la vulnerabilidad actual en la seguridad para protocolos de autenticación y de codificación. • El último estándar en aparecer ha sido 802.11n que introduce la novedad del uso de múltiples antenas, la tecnología MIMO ( Multiple In Multiple Out ). Así se consigue mayor velocidad debido a que se mejora la capacidad de corregir errores al usar tres canales físicos diferentes ( tres antenas que los equipos incorporan ) y se consigue Comentario: Explicad, por favor, el tema de las antenas redundancia. MIMO y su utilidad. Recordad mencionar estos equipos cuando habléis de fabricantes y MIMO y otra serie de dimensionado de redes tecnologías relacionadas (antenas inteligentes, conformación de haz, arrays de antenas...) son los nuevos campos que se están estudiando y desarrollando y quizá podrán ser incorporados al estándar en un futuro. Todas ellas consisten en la mejora de los elementos radiantes ( antenas ) y su aprovechamiento para obtener mayores tasas binarias, menos error y mayor y mejor cobertura. En el caso de MIMO el uso de varias antenas para recibir y transmitir simultáneamente permite también el aumento de la velocidad binaria al incorporar códigos de detección y correción de errores como Viterbi y la capacidad de triplicar el ancho de banda disponible para enviar/recibir información. c) Estructura de las redes WiFi. Hay dos formas de estructura de funcionamiento básicas para una red WiFi. Un modelo en el que hay un aparato central, punto de acceso inalámbrico, al que todos los usuarios se conectan y que coordina la comunicación, para que sólo uno transmita a la vez y establece el orden y los turnos en la comunicación. 6
La otra forma que también está definida en el estándar es la interconexión entre varios equipos, 2 o más, entre ellos, directamente y sin un equipo central que coordine, estableciéndose una red en la que entre los equipos se comunican entre ellos. Éste modo pierde mucho rendimiento cuando la red empieza a ser grande (con más usuarios). Al formarse la red, de cualquiera de estas dos formas descritas arriba, se establece conexión entre los equipos de forma que se comparten sus recursos: impresoras, datos... además de que si el punto de acceso tiene acceso a internet por si mismo o a través de un router, es posible facilitarle de forma compartida también la conexión a los usuarios conectados de forma inalámbrica. Todo esto se hará encriptando las conexiones y datos enviados entre los equipos de forma que se mantenga la privacidad y seguridad de los datos. Los modos descritos arriba serían en detalle: a) Modo Ad-hoc: cuando dos o más estaciones se comunican entre ellas sin intervención de un aparato central (punto de acceso) que coordine la comunicación. Una agrupación de equipos inalámbricos como ésta constituye un BSS (basic service set). Los equipos mínimos necesarios para establecer un BSS son dos estaciones ( equipos ) inalámbricos aunque para que más equipos se conecten de esta forma se establecen más conexiones punto a punto entre ellos. 7
Esta conexión ad-hoc creada entre dos equipos por ellos mismos se llama concretamente IBSS (Independent Basic Service Set), donde la comunicación es siempre punto a punto entre los equipos que la forman y no hay equipo central ( punto de accceso ) que coordine.Estas redes se crean de forma espontánea y rápida, aunque están muy limitadas en capacidad de comunicación y velocidad. b) Modo infraestructura: cuando se conectan este conjunto de equipos (BSS) entre ellos por medio de un tercer elemento. Dos o más BSS's se interconectan por medio de un sistema de distribución DS (distribution system) y así podemos incrementar la cobertura de la red, interconectando entre ellas las BSS's. Así cada BSS es un componente de una red más extensa. La entrada de las BSS's a la red de distribución se hace por medio de puntos de acceso AP's (access points). Éstos AP's interconectan entre ellas a las BSS's , agrupaciones de equipos, en su zona de cobertura, y además al sistema de distribución, por el que se puede acceder a equipos conectados a otros AP's, a una red cableada o incluso a internet si esta red de distribución tiene acceso. Así por medio de BSS's y el sistema de distribución DS, se puede crear una extensa red y dar cobertura inalámbrica a una zona tan grande como se desee. Por ello las diferentes estaciones podrían moverse entre diferentes BSS's y dentro de lo que sería la red completa formada por todos esos AP's, llamada ESS (Extended service set). Así la red completa es vista como un servicio independiente por encima de las interconexiones o la topología física y todo ello se hace a nivel de la capa de enlace. Todo esto se representa muy bien en el siguiente gráfico. 8
Por tanto lo que se desprende de esta organización funcional es que las redes WiFi han de ser completamente compatibles con redes LAN, que formaría la red de distribución DS. Por ello se establece el concepto de Portal, que realiza el AP, y que interconecta los segmentos de red cableada con los equipos inalámbricos de forma transparente para éstos. Todos los datos que van hacia una LAN 802.11 desde una LAN 802.X deben pasar por un portal ( punto de acceso ), que funciona como puente entre red cableada e inalámbrica. La implementación exacta de un sistema de distribución DS no está establecida en el estándar pero si los servicios necesarios que han de soportar los equipos. Hay dos tipos de servicios: 1.- Station Services (SS): proporcionados por la estación. • Authentication • Deauthentication • Privacy • MAC Service Data Unit (MSDU) Delivery. Como se puede intuir, las estaciones han de proporcionar la capacidad de autentificar y desautentificar a los posibles usuarios que se quieran conectar a la red, asegurando que son usuarios reales y permitidos y protegiendo a la red. Además han de proporcionar privacidad de los datos para que éstos no puedan ser interceptados y conocidos por otros usuarios o por equipos externos. El último servicio implica que la estación ha de ser capaz de direccionar las unidades de datos MAC, para asegurar la compatibilidad con redes cableadas. 2.- Distribution System Services (DSS): proporcionados por el sistema de distribución. • Association 9
• Reassociation • Disassociation • Distribution • Integration Una vez autentificado el usuario por el punto de acceso, la red ha de proporcionar el servicio de asociación, integrar el nuevo terminal en la red proporcionándole una dirección, turnos de escucha y transmisión, etc. Además se permite la reasociación en caso de pérdida de la conexión por cualquier motivo y también la des-asociación, para cuando acaba la conexión del equipo con la red de forma definitiva. Además la reasociación permite el paso del equipo de conectar con un AP a hacerlo con otro, con idea de permitir la movilidad de los equipos por la red, asociándose a los puntos de acceso más cercanos e ir pasando de uno a otro, siempre en BSS's dentro de la misma ESS, es decir una misma red lógica. Distribución e integración se refieren a la capacidad del sistema de distribución de enviar el mensaje hacia un equipo a su AP correspondiente, buscándolo en la red, y al servicio contrario, desde un equipo conectado a cualquier AP, enviar información hacia cualquier elemento de la red cableada, siendo el sistema de distribución capaz de entregar la información. Así se ve que las redes LAN 802.x están integradas en la 802.11 DS. d) Principales problemas: falta cobertura, seguridad… Varios son los problemas importantes que tienen las redes inalámbricas y que, aunque poco a poco van siendo subsanados en las sucesivas implementaciones del estándar, aún plantean retos a solucionar: 1.- Seguridad: Uno de los problemas más graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología WiFi es la seguridad. Un muy elevado porcentaje de las redes son instaladas por usuarios no experimentados. No se tiene en consideración la protección y el encriptado y por tanto se convierten en redes abiertas, sin proteger la información que por ellas circulan, con todo lo que esto puede acarrear. Además y dado que el sistema de seguridad más básico que se puede aplicar a estas redes (WEP) es completamente inseguro, y fácilmente hackeable, pues muchos usuarios desconocen que el sistema de seguridad que están aplicando no sirve de nada. Al transmitirse la información por el aire hacia todas partes y no en un medio controlado, ésta es fácilmente interceptable. Existen algunos programas capaces de capturar paquetes, trabajando con su tarjeta Wi-Fi en modo promiscuo, de forma que puedan calcular la contraseña de la red y de esta forma acceder a ella. Las claves de tipo WEP son relativamente fáciles de conseguir con este sistema. Sin embargo existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las más comunes son: 10
Utilización de protocolos de cifrado de datos para los estándares WiFi como el WPA, WPA2 y mecanismos como TKIP, que se encargan de codificar la información transmitida para proteger su confidencialidad, proporcionados por los propios dispositivos inalámbricos. Aunque el protocolo de seguridad llamado WPA2 (estándar 802.11i), que es una mejora de WPA, es el protocolo más seguro para WiFi en este momento. Sin embargo requiere hardware y software compatibles, ya que los antiguos no lo soportan. • IPSEC (túneles IP) en el caso de las VPN y el conjunto de estándares IEEE 802.1X, que permite la autenticación y autorización de usuarios así como conexiones seguras a través de redes públicas como puede ser internet. Se establece el firmado de los paquetes de información, garantías de que los datos no han sido alterados ( por medio de funciones de hash md2 y md5) y por supuesto confidencialidad gracias a la encriptación usando algoritmos de cifrado como Data Encryption Standard (DES), Triple DES (3DES) y Advanced Encryption Standard (AES) que hacen muy complicado el interceptar y decodificar la información si no se es el receptor autorizado de la misma. • Filtrado de MAC, de manera que sólo se permite acceso a la red a aquellos dispositivos autorizados. • Ocultación del punto de acceso: se puede ocultar el punto de acceso (Router) de manera que sea invisible a otros usuarios. 2.- Falta de cobertura: Normalmente estos sistemas emplean bandas relativamente elevadas. A estas frecuencias, la visión directa entre el transmisor y el receptor, si no es imprescindible, es muy importante para asegurar una cierta calidad. Ello dificulta la planificación, sobre todo en zonas montañosas o en zonas densamente pobladas, que son, precisamente, los lugares objetivo de la planificación radio. Además, en frecuencias muy altas los fenómenos atmosféricos, como la lluvia copiosa pueden entorpecer la comunicación llegando a producir cortes en el enlace. Además, la poca potencia con la que estos aparatos pueden emitir debido a la legislación, provoca que las distancias de cobertura que pueden ofrecer sean muy limitadas, alrededor de los 100m, si no se utilizan antenas más directivas u otras estrategias. 3.- Velocidad: La pérdida de velocidad en comparación a una conexión con cables, debido a las interferencias y pérdidas de señal que el ambiente puede acarrear. Además de que cuando el sistema tiene más usuarios aumentan el número de colisiones y el ancho de banda y tiempos de transmisión/recepción han de ser divididos entre los mismos, con la consiguiente pérdida de eficiencia. 11
2.- Empresas y equipos. Consideraciones de mercado Uno de los primeros factores a tener en cuenta en este ámbito, es de la disponibilidad de terminales. Mientras que la difusión de un terminal de telefonía móvil es hoy masivo y la migración a 3G está siendo claramente impulsada por los operadores, los terminales necesarios para utilizar estas tecnologías (típicamente PDA y PC) tienen tasas de penetración mucho más reducidas y lo que es peor, no impulsadas y/o subvencionadas por iniciativas privadas (al menos no con la dimensión de los terminales móviles). Otro factor destacado será el de la calidad y la seguridad que, en el caso de WiFi, no han sido suficientemente atendidas, aunque WiMax parece haber nacido aprendiendo de estos errores. Finalmente, y aunque los anteriores factores fueran mitigados, a día de hoy, y al menos en el ámbito de la Unión Europea, la mayor parte de los expertos coinciden en afirmar que estas tecnologías inalámbricas difícilmente permitirán la creación de redes completas y alternativas a las redes de los operadores ya asentados en el mercado, a pesar de que las prestaciones teóricas de estas tecnologías son superiores, en determinados aspectos, a las proporcionadas por las redes tradicionales de telefonía fija y móvil. Parece pues asumido que el escenario más probable que se dibujará en los próximos años es el de la aparición de redes híbridas en las que las distintas tecnologías (fija, móvil, inalámbricas...) se combinarán para permitir ofrecer a los clientes soluciones efectivas en coste y prestaciones de acuerdo con las diferentes necesidades y demandas que éstos presenten. En efecto, la utilización de WiFi comercialmente más extendida en la actualidad es su uso como complemento a las redes fijas como última milla en entornos rurales o de difícil acceso, o mediante la utilización de routers WiFi sobre accesos ADSL clásicos en entornos domésticos. De la misma manera, WiMax se utilizará probablemente en complementariedad con otras tecnologías de red, como tecnología de acceso fijo para la última milla, como red de transporte, o como tecnología de banda ancha con nomadismo. En este punto, resulta imprescindible no confundir el concepto de movilidad con el término de nomadismo, recientemente acuñado en el ámbito de la voz sobre tecnología IP. En efecto, se entiende por nomadismo a la capacidad que presentan determinados servicios de ser accedidos desde puntos y lugares dispares, pero necesitando en cualquier caso dichos lugares de puntos de acceso a una red que, típicamente, es una red pública de telefonía fija. A pesar de que las versiones más avanzadas de Wi- Max permiten crear una red de movilidad completa en interoperabilidad con las redes móviles, no parece razonable, ni viable económicamente, un modelo de negocio en que la tecnología WiMax se ofrezca con una cobertura geográfica comparable con la de las redes móviles actuales, ya que la demanda de tan altas capacidades de transmisión no justificará su oferta de forma masiva. 12
EMPRESAS INVOLUCRADAS EN LAS REDES INALÁMBRICAS . Solamente por mencionar algunas encontramos: - Loral Skynet Para el acceso a Internet, VoIP, o redes corporativas, Loral Skynet proporciona conectividad satélite y puede ayudar en la aplicación y gestión de la red. Wireless Local permite a los proveedores de servicios o empresas distribuir el ancho de banda IP dentro de una región definida usando equipos de bajo costo y fáciles de aplicar a los terminales fijos y móviles de los usuarios. Esta topología de red permite la utilización más eficiente de los recursos locales mientras concentra los recursos de larga distancia en un punto central para la conectividad por satélite. - Dlink (fabricación de equipos) D-Link cuenta con 5 plantas de fabricación en todo el mundo, con más de 3000 empleados. Las fábricas están distribuidas de la siguiente forma: una planta de fabricación en California USA; dos en Hsin-chu, Taiwán; una en Dong Guan Providence, China y una en Verna, India. Con este soporte D-Link se ha convertido en uno de los mayores fabricantes de productos de networking en el mundo. - JiWire Trabaja de la mano con Intel en el desarrollo de Wi-Fi y cuenta con el mayor directorio mundial de hotspots. Además de la red publicitaria y directorio Wi-Fi de JiWire la compañía también ofrece a los consumidores un paquete de descarga de herramientas Wi-Fi que proporcionan conexiones inalámbricas a Internet seguras y localizan redes Wi-Fi en todo el mundo. - Cisco (proveedor de hardware) Cisco (CSCO) es el principal proveedor de equipos y gestión de redes para Internet, como hubs, tarjetas ethernet, y uno de los elementos característicos de las redes wi-fi como es el router, que en la actualidad es uno de los más usados unido a esta tecnología en el hogar y en oficinas. 13
- FON FON es una comunidad virtual de usuarios de WiFi y proporciona el acceso a su Comunidad y otros servicios de datos en todo el mundo haciendo uso del ancho de banda de las conexiones de banda ancha de los clientes. FON ha desarrollado un software que puede ser instalado en un router WiFi, que convierte en un router FON hotspot, que puede ser utilizado para acceder a Internet y para otros servicios de datos por el titular de la conexión y otros según lo permitido por FON. El objetivo es compartir tu conexión wifi de tu casa y poderte beneficiar de acceso wifi en miles de ciudades de todo el mundo a través de los “FON spots wifi” compartiendo el acceso wifi con otros foneros. Además permite ganar dinero a sus miembros cada vez que una persona que no pertenezca a la comunidad utilice esta conexión wifi. Dispositivos WiFi Existe en el mercado una gran variedad de dispositivos dedicados a facilitar la conectividad WiFi. Recientemente aparecen dispositivos con WiFi integrado. Esta conectividad aparece como un acceso inalámbrico, de banda ancha, a la Red Local del hogar/empresa. Estos mismos dispositivos facilitan la creación de entornos donde equipamiento informático/ocio puede estar conectado a la red Internet de forma permanente. TARJETAS DE RED PCMCIA Dispositivo capaz de proporcionar una tarjeta de red inalámbrica mediante una conexión PCMCIA. Permite a otros dispositivos como ordenadores y algunos PDAs conectarse a una red inalámbrica WiFi. TARJETAS GPRS WIFI Dispositivos especialmente pensados para la conexión WiFi desde hot spots WiFi públicos como complementariedad a las conexiones GPRS de los operadores móviles. Permiten el desarrollo de servicios como la oficina móvil, permitiendo la conectividad inalámbrica de forma transparente a la tecnología. 14
ADAPTADORES WIRELESS PCI Este dispositivo permite integrar una facilidad de conexión a una red inalámbrica WiFi a ordenadores, generalmente sobremesa, a través de una conexión a BUS PCI. ADAPTADORES WIRELESS USB Este dispositivo permite disponer de una conexión inalámbrica WiFi a través de una conexión USB. TARJETAS COMPACTFLASH WIFI Dispositivo que combina una tarjeta de memoria con una tarjeta de red para una conexión compactflash card. 15
WIRELESS-G NETWORK ROUTER Dispone de varios puertos Ethernet con un AP wireless. El router dispone de facilidades VPN (Virtual Private Network). La característica VPN permite a los usuarios conectarse de forma segura a múltiples ordenadores a través de Internet utilizando protocolos como IPSec, PPTP, o túneles L2TP. También suelen soportar facilidades de VPN pass-through para aquellos que deseen utilizar su cliente software VPN. Soportan varios puertos 10/100Mbps Auto MDI/ MDI-X Ethernet permitiendo conexionado a cableado CAT5 (straight-through or cross-over). Soportan políticas de filtrado, pudiéndose utilizar filtros basados en direcciones MAC, direcciones IP, URL y/o Nombres de dominio. MODEM CABLE/ADSL ROUTER CON FACILIDADES DE ACCESS POINT WIFI Este dispositivo combina en un único equipo las facilidades de router, punto de acceso y MODEM ADSL o cable MODEM. Su principal aplicación es en el mercado residencial, permitiendo disponer de una red inalámbrica al mismo tiempo que realiza las funciones de MODEM. Protocolos de routing: Estático y Dinámico TCP/IP, VPN passthrough (IPSec, PPTP, L2TP), NAT, PPPoE, DHCP (cliente y servidor). Aplicaciones soportadas: Trabaja con las aplicaciones más comunes de Internet incluyendo: QUAKE, Half-Life, StarCraft, Unreal Tournament, AOL Instant Messenger, Microsoft Messenger. Funciones: Suelen incluir herramientas que permiten identificar el tipo de ISP, Port Range Forwarding, Exposed Host (DMZ), URL Content Filtering, E-mail Alerts, Wireless MAC Address Authentication. SERVIDORES DE IMPRESORAS Permiten la instalación de una o varias impresoras en red, a través de la conexión WiFi realizando funciones de buffering y gestión de colas. 16
WIRELESS RANGE EXTENDER. DISPOSITIVOS PARA EXTENSIÓN DE ALCANCE Capaces de trabajar en dos modos Wireless Access Point o Wireless Repeater. Como repetidor permite ampliar el alcance de la red inalámbrica evitando problemas de obstáculos en el despliegue como pueden ser muros, puertas metálicas, encofrados… todo ello sin tener que recurrir a conexiones cableadas para la ampliación de cobertura. WIRELESS BRIDGE ROUTER DE EXTERIOR Este tipo de dispositivo permite establecer conexiones Punto a Punto o Punto Multipunto, con capacidad de enrutamiento estático para enlazar redes en diferentes edificios. Permite a pequeñas empresas crear sus propias redes backbone. Su uso más común es en plantas industriales, bases militares, colegios, campus universitarios, aeropuertos, campos de golf, marinas y otras aplicaciones de Wireless LAN de exterior. Alcanzan grandes distancias con el empleo de antenas direccionales, sin sobrepasar los límites impuestos por los organismos reguladores. Suelen ofrecer capacidades de firewall, NAT… así como elementos de protección contra ataques de Denial of Service, que previenen frente a hackers. Disponen de elementos de protección para el trabajo en exterior: rango de temperaturas extendido, humedad, protección frente a fuego, vandalismo… Pueden ir tele alimentados a través del propio cable Ethernet. WIRELESS ACCESS POINT DE EXTERIOR Equipos robustos, especialmente diseñados para el trabajo y empleo en exterior. Son resistentes a la intemperie y permiten disponer de todas las facilidades de un Punto de 17
Acceso en cuanto a protección y seguridad. Pueden ir telealimentados a través del propio cable Ethernet. CÁMARAS DE VÍDEOVIGILANCIA WIRELESS Estas cámaras soportan conexión a la red a través de una interfaz inalámbrica. Permiten la monitorización remota de locales y espacios con el simple uso de un navegador. Algunos equipos incluyen software para la detección de presencia con envío de alertas vía e-mail. Instalaciones multicámara son también posibles, permitiendo el acceso vía Internet desde cualquier lugar remoto. DISPOSITIVOS DE CONNEXION MULTIMEDIA Permite establecer conexión con las librerías multimedia almacenadas en un PC de la red, y ser reproducidas en el televisor y equipo de música a través de la red inalámbrica. Estos dispositivos trabajan con el estándar g, llegando a alcanzar velocidades de 54 Mbps. 18
MARCO DIGITAL WIFI Dispositivo que soporta la visualización de fotografías a través de la LAN local inalámbrica. Permite en casa o en la oficina realizar una presentación dinámica de contenidos fotográficos almacenados en la red. DISPOSITIVOS DE CONEXIÓN WIFI A FUENTES MP3, Y STREAMING DE AUDIO Comienzan a aparecer minicadenas y equipos de audio con conexión WiFi integrada. Estos dispositivos facilitan el acceso a contenidos de audio (MP3 y streaming), tanto a los almacenados en servidores de Internet, como a aquellos almacenados en la red local. 19
3.- WiFi frente a otras tecnologías. Hay que señalar que esta tecnología no es compatible con otros tipos de conexiones sin cables como Bluetooth, GPRS, UMTS, etc En el siguiente gráfico podemos observar donde se sitúan cada una de las tecnologías respecto a su alcance y velocidad de transmisión. En la siguiente figura podemos ver la situación de wifi respecto al ancho de banda: 20
WI-FI vs BLUETOOTH - Velocidad: Bluetooth trabaja a unos 720 kbps mientras que WiFi a 11 Mbps, una gran diferencia. Bluetooth es demasiado lento para la transferencia de vídeo y probablemente también demasiado lento para mover grandes cantidades de imágenes grandes a partir de una cámara digital. - Aplicaciones: Bluetooth es una tecnología de reemplazo de cables, diseñado para conectar dispositivos punto a punto. WiFi está diseñado para conectar a toda una red, que también puede ser usado para conectar un ordenador a otro directamente, pero ese no es su verdadero propósito. Es verdad que habrá puntos de acceso bluetooth como puente entre dos redes pero no será la mejor opción para la mayoría de las aplicaciones. Además ya hay servidores de impresión WiFi que funcionan perfectamente. - Seguridad: Bluetooth es probablemente un poco más seguro que WiFi. Por un lado, Bluetooth está diseñado para cubrir distancias más cortas que la norma 802.11b; si alguien hackea la red Bluetooth, los daños son menos importantes. Además, Bluetooth ofrece dos niveles (opcional) de la protección de su contraseña. WiFi tiene todos los riesgos de seguridad asociados con otras redes: Una vez que alguien tiene acceso a una parte, puede acceder al resto. - Facilidad de uso: los dispositivos Bluetooth "anuncian" sus capacidades a los demás, y un solo dispositivo se puede conectar a un máximo de siete dispositivos diferentes al mismo tiempo. Esto hace que sea fácil de encontrar y conectarse con el dispositivo que usted está buscando o para alternar entre dispositivos, tales como dos impresoras. WiFi es más complejo, requiere el mismo grado de gestión de la red que cualquier red cableada comparable - Potencia: Bluetooth tiene un menor requerimiento de energía que WiFi, y los dispositivos pueden ser físicamente más pequeños, por lo que es una buena opción para su consumo. - Compatibilidad: Bluetooth y WiFi comparten la misma banda de frecuencias, y podría, por lo tanto, interferir unos con otros. WI-FI vs WI-MAX La principal ventaja de WIMAX respecto a otras tecnologías de acceso inalámbrico es que al utilizar OFDM no se necesita visión directa entre el usuario y la estación base. WiFi y WiMAX se diferencian principalmente en la velocidad y las distancias de cobertura. WiFi tiene un ancho de banda típico de 2MBps mientras que WiMAX puede tener un ancho de banda de hasta 75MBps. La cobertura de distancias también difiere en gran medida. Un hotspot WiFI típicamente abarca fracciones de kilómetro, mientras que WiMAX puede cubrir prácticamente hasta una distancia de 10 kilometros. Asimismo WiMax usa el estándar IEEE 802,16 y WiFi utiliza las normas IEEE 802.11a/b/g/n. Las tarjetas de acceso inalámbrico para estas dos tecnologías también difieren unas de otras. WI-FI vs 3G Tanto la 3G como el Wi-Fi soportan servicios de datos de banda ancha aunque la tasa de datos ofrecida por el Wi-Fi es sustancialmente mayor que la esperada para 21
los servicios 3G (384 Kbps). Lo importante, sin embargo, es que ambas tecnologías ofrecen un ancho de banda suficiente para soportar un rango comparable de servicios, incluyendo voz en tiempo real, datos y vídeo streaming. Además, la conectividad de ambas plataformas será “always on”, una característica que varios analistas creen es aún más importante que la capacidad de transmisión en sí. Terminales mixtos: El 3GSM World Congress de Barcelona ha mostrado los últimos modelos de teléfonos compatibles con WiFi, móviles que operan bajo el estándar de Internet IP o IP-Phones y terminales compatibles con el nuevo estándar HDSPA. Evidentemente, nadie va a querer un teléfono que sólo tiene cobertura en un área de 20 metros. La solución que han encontrado las compañías fabricantes de móviles es desarrollar terminales mixtos que, cuando detectan una red WiFi, como la de un aeropuerto, se conectan a ella para hacer llamadas IP. En ausencia de esa red inalámbrica, el teléfono retorna automáticamente a las redes GSM normales. El estándar WiFi no es más que la punta de lanza de otro sistema que está comenzando a desarrollarse y aplicarse de forma experimental en algunas ciudades. Se trata del WiMax. Explicado de una manera muy simple, WiMax es un estándar de conexión capaz de crear una red inalámbrica de banda ancha en un radio de 50 kilómetros. Esa distancia basta para cubrir completamente una gran ciudad y permitir que un móvil IP funcione en cualquier punto de ella. Artículo. Conclusiones sobre despliegue de las tecnologías WiFi y WiMax y de los posibles servicios desarrollados sobre ellas Resulta evidente que tanto el despliegue de cobertura WiFi y WiMax, como la introducción de nuevos servicios sobre ellas, deberán estar justificados por la demanda del mercado. Todo apunta a que estas tecnologías serán un canal idóneo para ofrecer servicios nómadas, y será también una alternativa más para los operadores móviles, que, bien con despliegue propio, bien mediante acuerdos de roaming con otros operadores, podrán seguir integrando en su red accesos de distintas capacidades y adaptándolos a las distintas necesidades de los servicios demandados. Esta integración de WiMax en las redes móviles, facilitará el acceso a servicios móviles multimedia de gran consumo de ancho de banda, mientras que otros servicios con menores exigencias se prestarían sobre WiFi, UMTS o GSM, como ya ocurre en la actualidad. En cualquier caso, en este escenario no debe perderse de vista que WiMax competirá con otras alternativas tecnológicas como DVB-H, HSDPA y futuras evoluciones del protocolo UMTS. La propia Comisión Europea, en su reciente decisión sobre el espectro radioeléctrico por la que se armoniza la utilización del espectro radioeléctrico en la banda de 5GHz con vistas a su uso para sistemas de acceso inalámbrico, y en la que cita específicamente a WiMax como alternativa a WiFi en determinadas aplicaciones, menciona que la industria prevé que WiMax no entrará en juego en el panorama móvil por lo menos hasta 2008-2009, y la evolución tecnológica no descansa tampoco en otros frentes. Respecto a los posibles servicios prestados sobre estas tecnologías inalámbricas, no pensamos que exista una gran revolución. La historia de las comunicaciones muestra 22
que los servicios y los contenidos existen con anterioridad, y que la aparición de nuevas tecnologías simplemente consigue que los mismos pasen a ser percibidos como adecuados o utilizables por un mayor número de clientes. El objetivo último de todos los operadores de servicios de comunicaciones es que la tecnología resulte transparente para el usuario, y éste sólo vea los servicios que tiene a su alcance. La tecnología juega un papel relevante en esta percepción que el cliente tiene de los servicios a su alcance, pero no fomenta de manera intrínseca la aparición de otros nuevos. Resulta previsible que la extensión de WiMax no suponga necesariamente, al menos a corto plazo, la aparición de nuevos servicios, sino más bien la migración de aquellas aplicaciones que demandan mayor ancho de banda y que ya se vienen prestando sobre otras tecnologías (videoconferencia, vídeo, etcétera). Esta migración puede suponer, sin embargo, que dichas aplicaciones ganen en calidad, consiguiendo esta migración tecnológica que las mismas se extiendan y se popularicen, como ha ocurrido con servicios que en GSM eran ofrecidos, pero prácticamente no utilizados, y empiezan a despegar sobre UMTS. Por otro lado, no deja de ser destacable que, lejos de pensar en servicios innovadores, muchos expertos vaticinan que la killer application sobre los accesos de banda ancha será, sin lugar a dudas, la voz. En efecto, no parece que a corto plazo los servicios de datos puedan suponer una fuente de ingresos comparable a la voz que a día de hoy es, sin posible comparación alguna, el servicio más demandado. Respecto al posible efecto sustitutivo que servicios de voz nómadas puedan tener sobre los servicios de voz en movilidad como los que hoy día concebimos, resulta tremendamente aventurado hacer hipótesis. En cualquier caso, podríamos buscar ejemplos asimilables en otros ámbitos para concluir que, en general, la demanda adapta y optimiza sus usos a las ventajas e inconvenientes que los distintos oferentes ponen en el mercado de una manera bastante natural y bastante complementaria. Diferentes estudios demuestran que la sustituibilidad completa de un producto por otro en el sector servicios es prácticamente imposible, y que las diferencias tecnológicas y la oferta permanente de nuevos e innovadores servicios hace que los patrones de uso varíen y se readapten permanentemente, conduciendo a un fenómeno muy interesante que podríamos llamar de fragmentación y especialización de la demanda, que unida al fenómeno de crecimiento en el uso en comunicaciones, conduce a pensar que existirá lugar para todos los agentes. En resumen, WiFi y WiMax no parecen capaces a corto plazo de aumentar la oferta de servicios respecto a las redes existentes o en desarrollo. Sí parecen tener una capacidad de sustitución importante de las mismas, siempre y cuando se acompañen por el desarrollo de una infraestructura suficiente y un plan de marketing que ofrezca ventajas en precios, terminales o prestaciones a los clientes. La combinación de las distintas tecnologías de acceso parece particularmente adecuada en el ámbito de las actuales redes móviles que ya hoy día empiezan a vivir un paradigma análogo de integración multitecnológica que se optimizará en el futuro como se aprecia en la siguiente figura. CONVERGENCIA DE TECNOLOGÍAS Y ESPECIALIZACIÓN DE SERVICIOS EN LAS FUTURAS REDES MÓVILES 23
VENTAJAS DE LAS REDES INALÁMBRICAS Movilidad. La libertad de movimientos es uno de los beneficios más evidentes las redes inalámbricas. Un ordenador o cualquier otro dispositivo (por ejemplo, una PDA o una webcam) pueden situarse en cualquier punto dentro del área de cobertura de la red sin tener que depender de que si es posible o no hacer llegar un cable hasta este sitio. Ya no es necesario estar atado a un cable para navegar en Internet, imprimir un documento o acceder a los recursos. Compartidos desde cualquier lugar de ella, hacer presentaciones en la sala de reuniones, acceder a archivos, etc., sin tener que tender cables por mitad de la sala o depender de si el cable de red es o no suficientemente largo. Desplazamiento. Con una computadora portátil o PDA no solo se puede acceder a Internet o a cualquier otro recurso de la red local desde cualquier parte de la oficina o de la casa, sino que nos podemos desplazar sin perder la comunicación. Esto no solo da cierta comodidad, sino que facilita el trabajo en determinadas tareas, como, por ejemplo, la de aquellos empleados cuyo trabajo les lleva a moverse por todo el edifico. Flexibilidad. Las redes inalámbricas no solo nos permiten estar conectados mientras nos desplazamos por una computadora portátil, sino que también nos permite colocar una computadora de sobremesa en cualquier lugar sin tener que hacer el más mínimo cambio de configuración de la red. A veces extender una red cableada no es una tarea fácil ni barata. En muchas ocasiones acabamos colocando peligrosos cables por el suelo para evitar tener que hacer la obra de poner enchufes de red más cercanos. Las redes inalámbricas evitan todos estos problemas. Resulta también especialmente indicado para aquellos lugares en los que se necesitan accesos esporádicos. Si en un momento dado existe la necesidad de que varias personas se conecten en la red en la sala de reuniones, la conexión inalámbrica evita llenar el suelo de cables. En sitios donde pueda 24
haber invitados que necesiten conexión a Internet (centros de formación, hoteles, cafés, entornos de negocio o empresariales) las redes inalámbricas suponen una alternativa mucho mas viable que las redes cableadas. Ahorro de costes. Diseñar o instalar una red cableada puede llegar a alcanzar un alto coste, no solamente económico, sino en tiempo y molestias. En entornos domésticos y en determinados entornos empresariales donde no se dispone de una red cableada por que su instalación presenta problemas, la instalación de una red inalámbrica permite ahorrar costes al permitir compartir recursos: acceso a Internet, impresoras, etc. Escalabilidad. Se le llama escalabilidad a la facilidad de expandir la red después de su instalación inicial. Conectar una nueva computadora cuando se dispone de una red inalámbrica es algo tan sencillo como instalarle una tarjeta y listo. Con las redes cableadas esto mismo requiere instalar un nuevo cableado o lo que es peor, esperar hasta que el nuevo cableado quede instalado. DESVENTAJAS DE LAS REDES INALÁMBRICAS Evidentemente, como todo en la vida, no todo son ventajas, las redes inalámbricas también tiene unos puntos negativos en su comparativa con las redes de cable. Los principales inconvenientes de las redes inalámbricas son los siguientes: Menor ancho de banda. Las redes de cable actuales trabajan a 100 Mbps, mientras que las redes inalámbricas Wi-Fi lo hacen a 11 Mbps. Es cierto que existen estándares que alcanzan los 54 Mbps y soluciones propietarias que llegan a 100 Mbps, pero estos estándares están en los comienzos de su comercialización y tiene un precio superior al de los actuales equipos Wi-Fi. Mayor inversión inicial. Para la mayoría de las configuraciones de la red local, el coste de los equipos de red inalámbricos es superior al de los equipos de red cableada. Seguridad. Las redes inalámbricas tienen la particularidad de no necesitar un medio físico para funcionar. Esto fundamentalmente es una ventaja, pero se convierte en una desventaja cuando se piensa que cualquier persona con una computadora portátil solo necesita estar dentro del área de cobertura de la red para poder intentar acceder a ella. Como el área de cobertura no esta definida por paredes o por ningún otro medio físico, a los posibles intrusos no les hace falta estar dentro de un edificio o estar conectado a un cable. Además, el sistema de seguridad que incorporan las redes Wi-Fi no es de lo más fiables. A pesar de esto también es cierto que ofrece una seguridad valida para la inmensa mayoría de las aplicaciones y que ya hay disponible un nuevo sistema de seguridad (WPA) que hace a Wi-Fi mucho más confiable. Interferencias. Las redes inalámbricas funcionan utilizando el medio radio electrónico en la banda de 2,4 GAZ. Esta banda de frecuencias no requiere de licencia administrativa para ser utilizada por lo que muchos equipos del mercado, como teléfonos inalámbricos, microondas, etc., utilizan esta misma banda de frecuencias. 25
Además, todas las redes Wi-Fi funcionan en la misma banda de frecuencias incluida la de los vecinos. Este hecho hace que no se tenga la garantía de nuestro entorno radio electrónico este completamente limpio para que nuestra red inalámbrica funcione a su mas alto rendimiento. Cuantos mayores sean las interferencias producidas por otros equipos, menor será el rendimiento de nuestra red. No obstante, el hecho de tener probabilidades de sufrir interferencias no quiere decir que se tengan. La mayoría de las redes inalámbricas funcionan perfectamente sin mayores problemas en este sentido. Incertidumbre tecnológica. La tecnología que actualmente se esta instalando y que ha adquirido una mayor popularidad es la conocida como Wi-Fi (IEEE 802.11B). Sin embargo, ya existen tecnologías que ofrecen una mayor velocidad de transmisión y unos mayores niveles de seguridad, es posible que, cuando se popularice esta nueva tecnología, se deje de comenzar la actual o, simplemente se deje de prestar tanto apoyo a la actual. Lo cierto es que las leyes del mercado vienen también marcadas por las necesidades del cliente y, aunque existe una incógnita, los fabricantes no querrán perder el tirón que ha supuesto Wi-Fi y harán todo lo posible para que los nuevos dispositivos sean compatibles con los actuales. La historia nos ha dado muchos ejemplos similares. 26
4.- Redes WiFi Metropolitanas. En los últimos años han surgido distintas iniciativas para ofrecer servicios comerciales de acceso inalámbrico de banda ancha con tecnología WiFi. Una tecnología que, a pesar de un entusiasmo inicial quizás desmedido como posible tecnología de ruptura que acabara desplazando a los operadores tradicionales, ha terminado encontrando acomodo en las estrategias comerciales, precisamente, de muchos de estos operadores a los que presuntamente amenazaba, casi siempre como complemento a otros servicios. El nicho (podríamos llamarlo) ‘rupturista' o alternativo en el que esta tecnología parece haberse desarrollado de forma más espectacular es el de la redes WiFi municipales, promovidas y financiadas, aunque generalmente no operadas, por ayuntamientos. También denominadas Metro WiFi, es un fenómeno que se ha extendiendo durante los últimos años a lo largo y ancho de Estados Unidos. Si inicialmente estos sistemas se concibieron como una forma más económica para atender las propias necesidades de comunicaciones de los ayuntamientos y de los servicios de emergencia, en un cierto momento, hace unos dos o tres años, la utilización de WiFi se empieza a plantear como una alternativa de bajo coste para proporcionar servicios de banda ancha en aquellas zonas en las que el bajo poder adquisitivo de sus habitantes ha disuadido a los operadores tradicionales, tanto telefónicos como de cable, de ofrecer los mismos. Y si en un principio se planteaba el pago de tarifas relativamente bajas respecto de lo que se cobraba con otras alternativas, ahora incluso se piensa en ofrecer los servicios de forma gratuita, cubriendo sus costes con la publicidad. Según Muniwireless.com (la referencia obligatoria para conocer el estado del despliegue de estas redes), en junio de 2006 hay en EEUU las redes que se recogen en la siguiente tabla: La gran ventaja de este tipo de sistemas es, según sus proponentes, su bajo coste. Y esto es indiscutiblemente cierto en lo que se refiere al coste de los equipos radio: por ejemplo, los puntos de acceso HotZone que acaba de lanzar Motorola tienen un coste de 1800 dólares con una sola radio y de 2100 dólares con dos radios (una operando a 2,4 GHz para acceso, otra en la banda de 5 GHz para la transmisión). Pero considerada globalmente, la situación no está tan clara. El problema con el acceso vía WiFi es que, debido al corto alcance de este, el número de puntos de acceso a instalar para dar cobertura a una zona relativamente extensa es muy alto. Esto, a su vez, implica que la capilaridad de la red de transmisión que conecta los puntos de acceso a Internet debe ser muy elevada. La dificultad está en conseguir esta capacidad sin incurrir en un coste adicional excesivo. Obviamente, la utilización de medios de transmisión baratos, como ADSL o cable, no es siempre viable (la ausencia de ADSL es en muchas ocasiones el problema que se pretende resolver). En algunos casos el propio ayuntamiento dispone 27
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