Norma IEEE 802.11

   
   

  Observaciones de WLAN El IEEE 802.11 define opciones de la capa física para la transmisión inalámbrica y la capa de protocolos MAC. El IEEE 802.11 representa el primer estándar para los productos WLAN de una internacionalmente conocida organización independiente. El IEEE maneja la mayoría de las normas para LAN cableadas. Representa un hito importante en sistemas WLAN desde que los clientes pueden tener ahora múltiples fuentes para los componentes de sus sistemas WLAN. Hay todavía aplicaciones donde las comunicaciones de los datos propios existen tesson muy adecuadas, porque ellos pueden perfeccionar algún aspecto de la actuación de la red. Sin embargo, los acomodables productos del 802.11 extienden las opciones de los usuarios. 

La economía para las soluciones basadas en losstandards :

La mayoría de los productos WLAN disponibles hoyen día en el mercado, son objeto de aplicación verticales que utilizan soluciones propietario, funcionando en bandas de frecuencia ISM de 900MHzy 2.4GHz. Estos productos incluyen adaptadores inalámbricos y puntos de acceso en PCMCIA, ISA y plataformas personalizadas para PC?s. Las soluciones de propietario ("derecho de posesión")para algunas aplicaciones son beneficiosas, sobre todo para aquellos que requieren una diferenciación del mercado o el uso habitual de una red de LAN inalámbrica. Típicamente se personalizan soluciones propietario y fuerzan a los usuarios finales a adquirir los productos de un sólo proveedor de equipos. Sin embargo, como se introducen los productos dóciles a los standards, los usuarios pueden escoger de varios proveedores, los cuales proporcionan productos compatibles.

Esto aumenta la competencia y mantiene el potencial de los productos a costos más bajos. La interoperatividad, el bajo coste y el estímulo de la demanda del mercado son algunas de las ventajasque ofertan las soluciones basadas en los standards.

.¿ Cómo se utilizará en las aplicaciones finales ?

El standard IEEE 802.11 define el protocolo para dos tipos de redes :

1.Redes Ad-hoc.

2.Redes cliente / servidor. 

Una red Ad-hoc es una red simple donde se establecen comunicaciones entre las múltiples estaciones en una área de cobertura dada sin el uso de un punto de acceso o servidor. La norma especifica la etiqueta que cada estación debe observar para que todas ellas tengan un acceso justo a los medios de comunicación inalámbricos. Proporciona métodos de petición de arbitraje para utilizar el medio para asegurarse de que el rendimiento se maximiza para todos los usuarios del conjunto de servicios base. 

Las redes cliente / servidor utilizan un punto de acceso que controla la asignación del tiempo de transmisión para todas las estaciones y permite que estaciones móviles deambulen por la columna vertebral de la red cliente / servidor. El punto de acceso se usa para manejar el tráfico desde la radio móvil hasta las redes cliente / servidor cableadas o inalámbricas.

Esta configuración permite coordinación puntual de todas las estaciones en el área de servicios base y asegura un manejo apropiado del tráfico de datos. El punto de acceso dirige datos entre las estaciones y otras estaciones inalámbricas y/o el servidor de la red. Típicamente las WLAN controladas por un punto de acceso central proporcionará un rendimiento mucho mayor

El Comité de Standards 

El Comité de Standard IEEE 802 formó el Grupo de Trabajo de Standard de Redes LAN inalámbricas 802.11 en 1990. El Grupo de trabajo 802.11 asumió la tarea de desarrollar una norma global para equipos de radio y redes que operaban en la banda de frecuencia ilícita de 2.4GHz, para tasas de datos de 1 y 2Mbps. El Grupo de Trabajo 802.11 ha completado el standard recientemente. La norma no especifica tecnologías ni aplicaciones, sino simplemente las especificaciones para la capa física y la capa de control de acceso al medio(MAC). La norma permite a los fabricantes de equipos inalámbricos de radio LAN construir equipos ínter operables de red. 

Los socios del comité son individuos de varias compañías y universidades que investigan, fabrican, instalan y utilizan productos en aplicaciones de redes LAN inalámbricas.

Fabricantes de semiconductores, computadoras, equipos de radio, proveedores de soluciones de sistemas WLAN, laboratorios universitarios de investigación y usuarios finales constituyen el grueso del grupo. El grupo del funcionamiento es representado globalmente por compañías de los Estados Unidos, Canadá, Europa, Israel y el Margen del Pacífico.

Opciones de Implementación de las capas físicas 

La Capa Física de cualquier red define la modulación y la señalización características de la transmisión de datos. En la capa física, se definen dos métodos de transmisión RF y un infrarrojo. El funcionamiento de la WLAN en bandas RF ilícitas, requiere la modulación en banda ancha para reunir los requisitos del funcionamiento en la mayoría de los países. Los estándares de transmisión RF en el Standard, son la Frecuencia de Saltos (FHSS : Frecuency Hopping Spread Spectrum) y la Secuencia Directa (DSSS : Direct Séquense Spread Spectrum ). Ambas arquitecturas se definen para operar en la banda de frecuencia de2.4 GHz, ocupando típicamente los 83 MHz de banda desde los 2.400 GHz hasta 2.483 GHz. (DBPSK: Differential BPSK) y DQPSK es la modulación para la Secuencia Directa. 

La Frecuencia de Salto utiliza los niveles 2-4 Gaussian FSK como el método de señalización de modulación. La fuerza radiada RF en la antena se fija por las reglas controladas por el punto 15 de FCC para el funcionamiento en los Estados Unidos. También se limita el aumento de la antena a un máximo de 6 dBi. La fuerza radiada está limitada a 1 W para los Estados Unidos, 10 mW por 1Mhz en Europa y 10mW para Japón. Hay diferentes frecuencias aprobadas para el uso en Japón, Estados Unidos y Europa y cualquier producto de WLAN deben reunir los requisitos para el país donde se vende. Vea el apéndice para los detalles de las asignaciones de diferentes frecuencias para el funcionamiento no autorizado en EE.UU., Europa y Japón. 

La tasa de datos de la capa física para sistemas FHSS es de 1Mbps. Para DSSS se soportan tanto tasas de datos de 1 Mbps como de 2 Mbps. La elección entre FHSS y DSSS dependerá de diversos factores relacionados con la aplicación de los usuarios y el entorno en el que el sistema esté operando. 

Capa Física Infrarroja 

Se soporta un standard infrarrojo, que opera en la banda 850nM a 950nM, con un poder máximo de 2 W. La modulación para el infrarrojo se logra usando o 4 o 16 niveles de modulación "posicionamiento por pulsos". La capa física soporta dos tasas de datos:1 y 2Mbps. 

La Capa Física DSSS 

La capa física DSSS utiliza una Secuencia Barker de 11 bits para extender los datos antes de que se transmitan. Cada bit transmitido se modula por la secuencia de 11 bits. Este proceso extiende la energía de RF por un ancho de banda más extenso que el que se requeriría para transmitir los datos en bruto. El aumento de proceso del sistema se define como 10 veces el ratio de tasa aumentada de los datos (también conocido como "chiprate"). El receptor agrupa la entrada del RF para recuperar los datos originales. La ventaja de esta técnica es que reduce el efecto de fuentes de interferencia de banda estrecha. Esta secuencia proporciona 10.4dB de aumento del proceso, el cual reúne los requisitos mínimos para las reglas fijadas por la FCC. La arquitectura de propagación usada en la capa física Secuencia Directa no debe confundirse con CDMA. Todos los productos 802.11 adaptables utilizan la misma codificación PN y por consiguiente no tienen un juego de códigos disponible como se requiere para el funcionamiento de CDMA. 

 La Capa Física FHSS

La capa física FHSS tiene 22 modelos de espera para escoger. La capa física Frecuencia de Saltos se exige para saltar por la banda ISM 2.4GHz cubriendo 79 canales. Cada canal ocupa un ancho de banda de 1Mhz y debe brincar a la tasa mínima especificada por los cuerpos reguladores del país pretendido. Para los Estados Unidos se define una tasa de salto mínima de 2.5 saltos por segundo. 

Cada una de las capas físicas utiliza su propio encabezado único para sincronizar al receptor y determinar el formato de la señal de modulación y la longitud del paquete de datos. Los encabezamientos de las capas físicas siempre se transmiten a 1Mbps. Los campos predefinidos en los títulos proporcionan la opción para aumentar la tasa de datos a 2 Mbps para el paquete de los datos existente

La Capa MAC 

La especificación de la capa MAC para la 802.11 tiene similitudes a la de Ethernet cableada de línea normal 802.3. El protocolo para 802.11 utiliza un tipo de protocolo conocido como CSMA/CA(Carrier-Sense, Múltiple Access, CollisionAvoidance). Este protocolo evita colisiones enlugar de descubrir una colisión, como el algoritmo usado en la 802.3. Es difícil descubrir colisiones en una red de transmisión RF y es por esta razónpor la que se usa la anulación de colisión. La capa MAC opera junto con la capa física probandola energía sobre el medio de transmisión de datos.

La capa física utiliza un algoritmo de estimación de desocupación de canales (CCA) para determinar si el canal está vacío. Esto se cumple midiendo la energía RF de la antena y determinando la fuerza de la señal recibida. Esta señal medida es normalmente conocida como RSSI. Si la fuerza de la señal recibida está por debajo de un umbral especificado, el canal se considera vacío, y a la capa MAC se le da el estado del canal vacío para la transmisión de los datos. Si la energía RF está por debajo del umbral, las transmisiones de los datos son retrasadas de acuerdo con las reglas protocolares. El Standard proporciona otra opción CCA que puede estar sola o con la medida RSSI. El sentido de la portadora puede usarse para determinar si el canal está disponible. Esta técnica es más selectiva ya que verifica que la señal es del mismo tipo de portadora que los transmisores del 802.11. El mejor método a utilizar depende de los niveles de interferencia en el entorno operativo. El protocolo CSMA/CA permite opciones que pueden minimizar colisiones utilizando "peticiones de envío" (RTS), "listo para enviar" (CTS), datos y tramas de transmisión de reconocimientos (ACK), de una forma secuencial. Las comunicaciones se establecen cuando uno de los nodos inalámbricos envía una trama RTS. La trama RTS incluye el destino y la longitud del mensaje.

La duración del mensaje es conocida como el vector de asignación de red (NAV). El NAV alerta a todos los otros en el medio, para retirarse durante la duración de la transmisión. Las estaciones receptoras emiten una trama CTS, que hace eco a los remitentes y al vector NAV. Si no se recibe la trama CTS, se supone que ocurrió una colisión y los procesos RTS empiezan de nuevo. Después de que se recibe la trama de los datos, se devuelve una trama ACK, que verifica una transmisión de datos exitosa. Una limitación común de los sistemas LAN inalámbricos es el problema del "nodo oculto".

Esto puede romper un 40% o más de las comunicaciones en un ambiente LAN muy cargado. Ocurre cuando hay una estación en un grupo de servicio que no puede detectar la transmisión de otra estación, y así descubrir que el medio está ocupado.

En el standard se dirigen suministros de seguridad como una característica optativa para aquellos afectados por la escucha secreta, es decir, por el "fisgoneo". La seguridad de los datos se realiza por una compleja técnica de codificación, conocida como WEP ( Wired Equivalent Privacy Algorithm ).WEP se basa en proteger los datos transmitidos en el medio RF, usando clave rigen de 64 bits y el algoritmo de en criptación RC4. WEP, cuando se habilita, sólo protege la información del paquete de datos y no protege el encabezamiento de la capa física para que otras estaciones en la red puedan escuchar el control de datos necesario para manejar la red. Sin embargo, las otras estaciones no pueden distinguir las partes de datos del paquete. 

La gestión de la potencia se apoya en el nivel MAC para esas aplicaciones que requieren movilidad bajo el funcionamiento de la pila. Se hacen provisiones en el protocolo para que las estaciones portátiles pasen a "modo dormido" durante un intervalo de tiempo definido por la estación base.

¿ Qué nos depara el futuro ? 

El standard WLAN IEEE 802.11 será una de las primeras generaciones de regularización para las redes LAN inalámbricas. Este standard sentará la base para la norma de la siguiente generación y dirigirá las demandas para una mayor actuación, una mayor tasa de datos y mayor bandas de frecuencia. La interoperatividad entre los productos WLAN de fabricantes diferentes será importante para el éxito del standard. Estos productos se implementaran en tarjetas ISA o PCMCI para el uso en ordenadores personales, PDA?s, laptops o aplicaciones de escritorio. 

Las aplicaciones LAN inalámbricas están actualmente en su mayor parte en mercados verticales. Se espera que algunas aplicaciones horizontales seguirán como la infraestructura de la red 802.11 que hay instalada. Con el tiempo se espera que el aumento de demanda para productos 802.11 incremente la competencia y hagan LAN inalámbricas más competitivas y baratas, para casi todas aplicaciones que requieren conectividad inalámbrica. En el horizonte está la necesidad para tasas de datos más altas y para aplicaciones que requieren conectividad inalámbrica a 10Mbps y más alto. Esto les permitirá a las WLAN emparejar la tasa de datos de la mayoría de las LAN alambradas. No hay ninguna definición actual de las características para la señal de tasa de datos más alta. Sin embargo, para muchas de las opciones disponibles para lograrlo hay una ampliación para mantener la interoperatividad con sistemas de 1 y 2 Mbps, proporcionando también las tasas de datos más alta.