UNIVERSIDAD VERACRUZANA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Facultad de Contaduría y Administración Tecnología inalámbrica de banda ancha WiBro M O N O G R A F Í A para obtener el Titulo de: Licenciado en Sistemas Computacionales Administrativos Presenta: Martín Alejandro Cabana Navarro Asesor: M.C. Rubén Álvaro González Benítez Cuerpo Académico: TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y ORGANIZACIONES INTELIGENTES EN LA SOCIEDAD DEL CONOCIMIENTO Xalapa-Enríquez, Veracruz Marzo 2009 II

2 III

3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Facultad de Contaduría y Administración Tecnología inalámbrica de banda ancha WiBro M O N O G R A F Í A para obtener el Titulo de: Licenciado en Sistemas Computacionales Administrativos Presenta: Martín Alejandro Cabana Navarro Asesor: M.C. Rubén Álvaro González Benítez Cuerpo Académico: TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y ORGANIZACIONES INTELIGENTES EN LA SOCIEDAD DEL CONOCIMIENTO Xalapa-Enríquez, Veracruz Marzo IV 2009

4 DEDICATORIAS Y/O AGRADECIMIENTOS Antes que nada el presente trabajo lo quiero dedicar a mis padres, en su mayor parte a mi Madre quien ha sido la principal fuente de motivación en mi vida y quien me ha llevado a ser quien soy actualmente. De verdad me siento muy agradecido por todo su apoyo y comprensión brindados, mas que nada, lo importante es que gracias a ellos estoy por cumplir unas de mis principales objetivos que es el finalizar mi carrera esperando contar siempre con su apoyo. También quiero dedicar este trabajo a mis maestros, al profesor Rubén que es quien ha estado colaborando conmigo en conjunto para poder realizar este sueño que es el de ser todo un L.S.C.A., al Profesor Guillermo quien desde los inicios de la carrera ha sido para mi un ejemplo a seguir y también al Profesor Gazca que de no ser por su clase de tópicos selectos de Redes yo no hubiera demostrado mi interés por este tema. A los tres, mas que verlos como profesores los veo como personas que ofrecen su mano y lo mas importante su amistad, me siento muy agradecido por sus enseñanzas, espero que sigan llenando de conocimientos a las nuevas generaciones. Por último y no menos importante quiero darle también las gracias a mis amigos, gracias Karla, gracias Anayanci la verdad es que son únicas no cambien me enseñaron mucho dentro de la carrera, una de esas cosas es que debemos superarnos no importa cual se el obstáculo, también quiero agradecerle mucho a Beto quien me apoyó mucho en el desarrollo de este trabajo. I

5 INDICE RESUMEN INTRODUCCION CAPITULO 1. REDES DE COMPUTADORAS Clasificación de las redes por cobertura LAN (Local Area Network) Redes de Área Local MAN (Metropolitan Area Network) Redes de área metropolitana WAN (Wide Area Network) Redes de amplia cobertura Redes Metropolitanas Aplicaciones MAN pública y privada Beneficios de una red MAN Interconexión de LAN s en un área urbana Interconexión de LAN s en un entorno privado de múltiples edificios Ventajas que ofrece una red privada de área metropolitana sobre redes WAN Desventajas de una red privada de área metropolitana sobre redes WAN Redes de alta velocidad Componentes de una red de área metropolitana CAPITULO 2. REDES INALAMBRICAS Tecnología estable Aplicaciones Ventajas y desventajas de las redes inalámbricas Normalización y organismos de estandarización Evolución de las tecnologías inalámbricas WPAN: IEEE WLAN: IEEE Arquitectura interna de las redes Wi-Fi WMAN: IEEE CAPITULO 3. WIMAX 42 I

6 3.1 Qué es WiMAX? Estándares en WiMAX Funcionamiento de una WiMAX Formas de ofrecer cobertura WiMAX Capítulo 4. WiBro (Wireless Broadband) Concepto y características de WiBro Estándares WiBro IEEE d y IEEE e Arquitectura del sistema WiBro La relación entre Mobile WiMAX y WiBro La situación Los Hechos Las Normas El futuro del Mobile WiMAX y WiBro Posición de WiBro en la evolución de las redes Ejemplo. Caso. El cielo Wireless: WiBro cubre Seúl con Internet de alta velocidad Ejemplo. Caso. Corea promociona WiBro en Madrid CONCLUSION FUENTES DE INFORMACION GLOSARIO INDICE DE FIGURAS INDICE DE TABLAS II

7 RESUMEN El termino redes computacionales parte del simple concepto de la conexión de dos computadoras, existen diferentes tipos de redes de computadoras entre ellas la LAN(local area Network), que es la más sencilla conectado dos computadoras hasta un grupo de estas. Las MAN (MEmtropolitan Area Network) integran grupos de computadoras, siendo una versión más amplia de las LAN. Por último la WAN (Wide Area Network) que abarca una conexión global de computadoras. Los beneficios de estos tipos de redes es que pueden compartir recursos e información, facilitando la interacción entre estos grupos de computadoras, las desventajas son que esta redes dependen del cableado. Otro tipo de redes que surge como nuevas tecnologías, son las redes inalámbricas (Wireless Network) las cuales tienen varias ventajas sobre las redes antes mencionadas, estas permiten movilidad, tienen mayor estabilidad, un mayor ancho de banda por mencionar algunas. Dentro de ellas encontramos diferentes tipos de modalidades, con diferentes velocidades de transmisión y distintas frecuencias. Es por esta razón que se han creado agrupaciones para estandarizar estos tipos de redes, el más conocido IEEE. Entre estos estándares sobresale el estándar IEEE que permite la transferencia de archivos multimedia a mediante diferentes puntos de acceso. Permitiendo el acceso al mismo tiempo a diferentes usuarios, este estándar es conocido con el nombre de WiMAX. De este ultimo estándar de derivan diferentes tecnologías, las novedosa es el estándar e, conocido como WiBro, que tiene las mismas características que WiMAX pero con mayor velocidad de transferencia, mejor estabilidad y permite el movimiento durante la conexión a diferencia de WiMAX en donde el punto de acceso es fijo. 1

8 INTRODUCCION 2

9 Debido a la tendencia de utilizar medios de comunicación inalámbricos para las telecomunicaciones, han surgido las redes de acceso inalámbrico de banda ancha (Broadband Wireless Access-BWA). A diferencia de otras tecnologías de banda ancha como: xdsl (Digital Subscriber Line), FITL (Fiber In The Loop), WITL (Wireless In The Loop) entre otros, los sistemas BWA son fáciles de desplegar y expandir, requieren de una baja inversión inicial y de mantenimiento, son fáciles de actualizar y prometen tener un buen futuro, debido al evidente crecimiento del mercado de banda ancha en áreas urbanas. Sin embargo, no fue hasta esta última década que se empezaron a realizar esfuerzos por desarrollar y expandir estas tecnologías Como se ha observado, las tecnologías han experimentado durante los últimos años una gran evolución. Imagine un servicio portátil de Internet inalámbrico que ofrezca una conexión de alta velocidad a Internet en cualquier momento y lugar, incluso a altas velocidades dentro de su vehículo. Este ha sido un viejo sueño por ahora, y todo el mundo sabe que ha habido muchos obstáculos en el camino, pero actualmente ya es una realidad. Los chips de Intel Centrino ayudaron a popularizar Wi-Fi (Wireless Fidelity), que ahora es una función en ordenadores portátiles o PDAs de gama superior con la que se debe contar hoy en día. Sin embargo, las señales de radio Wi-Fi son tan escasas que puede ser que se necesiten varios puntos de acceso inalámbrico si se requiere moverse incluso en un área de tamaño modesto. Para hacer de la banda ancha inalámbrica una verdadera ubicuidad, es necesario tener en cuenta señales ultra potentes que cubran toda una región metropolitana. Existen dos tecnologías competentes - WiMAX fijo (Worldwide Interoperability for Microwave Access) y de Corea la 3

10 conexión móvil de banda ancha inalámbrica, llamada WiBro que compiten para ser la respuesta a este enigma. Las dos tecnologías anteriormente mencionadas ofrecen diferentes versiones del mismo estándar inalámbrico IEEE , que se refiere a las frecuencias de 10GHz a 66GHz. WiMAX está basado en el estándar que es formalmente conocido como d y WiBro o WiMAX en movimiento de encuentra basado en el estándar e. Si bien WiMAX envía una señal de decenas de megabits por segundo a una estación fija a una distancia de varias decenas de kilómetros, inicialmente WiBro enviará más de 1Mbps de señal a sus receptores los cuales se pueden mover a velocidades de hasta 70 km (36 millas por hora) por hora. WiMAX es aun una herramienta emergente pero ya tiene variantes, el estándar d que es el WiMAX como tal y el estándar e conocido con el nombre de WiBro (Wireless Broadband), la primera variante lleva la característica de ser fija y la segunda permite la interactividad con la movilidad. En 2006 fue cuando WiBro se dio a conocer, así como también para promover el estándar y ayudar a asegurar la compatibilidad y la interoperabilidad a través de múltiples fabricantes algo parecido a lo que la alianza Wi-Fi hace por la familia de estándares IEEE802.11x. Aunque son tecnologías bastante similares, por ahora abordan ligeramente diferentes nichos de mercado. Es en el mercado globalizado y necesitado de comunicación e interacción constante, donde este tipo de avances son muy bien recibidos. WiBro, que es una variante que permite la movilidad en una conexión inalámbrica, ha sido muy bien aceptada en el país que la desarrolló; Corea. Y es en este país donde se le ha dado el mejor apoyo para su desarrollo, por el gobierno como por el sector privado. 4

11 Actualmente Samsung Electronics quien comercializa los dispositivos de conexión WiBro ha colaborado firmemente en el desarrollo y mejora del estándar e, compañía que actualmente ha sido convocada a participar en las investigaciones de WiMAX Forum. Este trabajo se encuentra compuesto de 4 capítulos organizados de la siguiente manera: El capítulo 1, muestra al lector un panorama general de las redes de computadoras partiendo de su definición, clasificación, etc.; posteriormente se habla un poco acerca de las redes metropolitanas; sus aplicaciones, clasificación y beneficios, etc. En el capítulo 2, el lector podrá adentrarse en el mundo de las redes inalámbricas teniendo en cuenta puntos como su definición, funcionalidad, posicionamiento y evolución. Teniendo como soporte los dos capítulos anteriores, los capítulos 3 y 4 están mutuamente ligados, tocando el tema de WiMAX que bien podría decirse es la antesala de WiBro, logrando así el entendimiento de puntos importantes como el concepto de WiMAX y WiBro, sus estándares, la forma en que trabaja cada tecnología, sus similitudes y hacia qué rumbo apuntan actualmente estas dos tecnologías que van encaminadas de la mano. 5

12 CAPITULO 1. REDES DE COMPUTADORAS 6

13 El término "redes de computadoras" puede referirse tanto a dos o más computadoras conectadas entre sí, como a Redes de Area Local (LANs), y hasta a la propia Internet - la "red de redes". Las redes pueden ayudar para que las organizaciones trabajen en colaboración mediante el intercambio de información, y también pueden permitir que compartan recursos como las impresoras. En la definición las palabras clave son intercambiar y compartir. ( 2008) 1.1 Clasificación de las redes por cobertura Existen 3 tipos principales de redes de computadora según el lugar y espacio que estas ocupen. ( topologia.htm, 2008) LAN (Local Area Network) Redes de Área Local. La red de área local (LAN) es aquella que se expande en un área relativamente pequeña; son redes privadas localizadas en un edificio o campus. Su extensión es de algunos kilómetros. Asimismo una LAN puede estar conectada a otras LAN s a cualquier distancia por medio una línea telefónica u ondas de radio. Muy usadas para la interconexión de computadoras personales y estaciones de trabajo. Se caracterizan por: tamaño restringido, tecnología de transmisión (por lo general broadcast), alta velocidad y topología. Las estaciones de trabajo y las computadoras personales en oficinas normalmente están conectadas en una red LAN, lo que permite que los usuarios envíen o reciban archivos y compartan el acceso a los archivos y a los datos. A la computadora encargada de llevar el control se le llama servidor y cada computadora conectada a una LAN se llama un nodo. 7

14 Cada nodo (computadora personal) en un LAN tiene su propia CPU (unidad central de proceso) con la cual ejecuta programas, pero también puede tener acceso a los datos y a los dispositivos en cualquier parte en la LAN, o bien pueden ser nodos sin CPU (unidad central de proceso) o disco duro, es decir, se convierten en terminales tontas las cuales tienen que estar conectadas a la red para su funcionamiento. La utilización de una LAN significa que muchos usuarios pueden compartir dispositivos, como impresoras laser, así como datos. Los usuarios pueden también utilizar la LAN para comunicarse entre ellos, enviando o chateando. ( 2008) Las LAN son redes con velocidades entre 10 y 100 Mbps y recientemente hasta 1000 Mbps, tiene baja latencia y baja tasa de errores. Cuando se utiliza un medio compartido es necesario un mecanismo de arbitraje para resolver conflictos. ( 2008) Figura 1.1 Imagen de una red LAN [ En la figura 1.1 se muestra un ejemplo de una red LAN, donde podemos observar la presencia de un router que se encuentra conectado a Internet para dar servicio de red a dos servidores (servidor web, FTP, , Mysql y servidor de 8

15 antispam, antivirus), una computadora (nodo) y dos equipos portátiles que se conectan a la red a través de un acceso inalámbrico que de igual manera se encuentra conectado al router, todos estos elementos comparten un hardware de impresión MAN (Metropolitan Area Network) Redes de área metropolitana Otro tipo de red que se aplica en las organizaciones es la red de área metropolitana también conocida MAN (Metropolitan Area Network), básicamente son una versión más grande de una red de área local (LAN) y utiliza normalmente tecnología similar a esta. La red MAN abarca un área intermedia entre las LAN y las WAN, como se muestra en la figura 1.2, podría ser un grupo de oficinas de x organización cercanas a una ciudad con 4 redes LAN; no importando la topología de cada una se encuentran conectadas entre si mediante routers, los cuales desvían los paquetes por una de varias líneas de salida potenciales. Figura 1.2 Imagen de una red MAN [ Una red MAN puede soportar tanto voz como datos e incluso podría estar relacionada con la red de televisión por cable. Una MAN tiene uno o dos cables y no tiene elementos de intercambio de paquetes o conmutadores, lo cual simplifica bastante el diseño. La principal razón para distinguir una MAN con una categoría especial es que se ha adoptado un estándar para que funcione llamado DQDB (Distributed Queue Dual Bus) que equivale a la norma IEEE EL DQDB consiste en dos 9

16 buses (cables) unidireccionales, los cuales se conectan a todas las computadoras. Teóricamente, una MAN es de mayor velocidad que una LAN, pero diversas tesis señalan que se distinguen por dos tipos de red MAN. La primera de ellas se refiere a las de tipo privado, las cuales son implementadas en zonas de campus o corporaciones con edificios diseminados en un área determinada. Su estructura facilita la instalación de cableado de fibra óptica. El segundo tipo de redes MAN se refiere a las redes públicas de baja velocidad, las cuales operan al menos de 2 Megabits por segundo en su tráfico como Frame Relay, ISDN (Integrated Services Digital Network; Red Digital de Servicios Integrados), Tl- E 1, entre otros. ( contenidos/espanol/ciberhabitat/museo/cerquita/redes/fundamentos/02.htm, 2008) WAN (Wide Area Network) Redes de amplia cobertura La red de amplia cobertura (WAN) es aquella comúnmente compuesta por varias LAN interconectadas, son redes similares a las MAN pero más grandes. Estas redes interconectan redes LAN, Backbone, MAN. Al ser tan grandes atraviesan los límites geográficos de los países e interconectan continentes. ( 2008) Este tipo de redes contiene máquinas que ejecutan programas de usuario llamadas hosts o sistemas finales (end system). Los sistemas finales están conectados a una subred de comunicaciones. La función de la subred es transportar los mensajes de un host a otro. En este caso los aspectos de la comunicación pura (la subred) están separados de los aspectos de la aplicación (los host), lo cual simplifica el diseño. En la mayoría de las redes de amplia cobertura se pueden distinguir dos componentes: Las líneas de transmisión y los elementos de intercambio (Conmutación). Las líneas de transmisión se conocen como circuitos, canales o troncales. Los elementos de intercambio son computadoras especializados utilizadas para conectar dos o más líneas de 10

17 transmisión. Las redes de área local son diseñadas de tal forma que tienen topologías simétricas, mientras que las redes de amplia cobertura tienen topología irregular. Como se muestra en la figura 1.3 otra forma de lograr una red de amplia cobertura es a través de satélite o sistemas de radio. Entre las WAN más grandes se encuentran: ARPANET, creada por la Secretaría de Defensa de los Estados Unidos y que se convirtió en lo que actualmente es la WAN mundial: Internet. El acceso a los recursos de una WAN a menudo se encuentra limitado por la velocidad de la línea de teléfono. Aún las líneas troncales de la compañía telefónica a su máxima capacidad, llamadas T1s, pueden operar a sólo 1.5 Mbps y son muy caras. A diferencia de las LAN, las WAN casi siempre utilizan ruteadores. Debido a que la mayor parte del tráfico en una WAN se presenta dentro de las LAN que conforman ésta, los ruteadores ofrecen una importante función, pues aseguran que las LAN obtengan solamente los datos destinados a ellas. ( es/fundamentos/02.htm, 2008) Figura 1.3 Imagen de una red WAN. [ 11

18 1.2 Redes Metropolitanas Una Red de Área Metropolitana (Metropolitan Area Network o MAN) es una red de alta velocidad (banda ancha) que dando cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado de cobre a velocidades que van desde los 2 Mbps hasta 155 Mbps. ( 2008) El concepto de red de área metropolitana representa una evolución del concepto de red de área local a un ámbito más amplio, las redes MAN abarcan un área intermedia entre las LAN y las WAN, cubriendo áreas de una cobertura superior que en algunos casos no se limitan a un entorno metropolitano sino que pueden llegar a una cobertura regional e incluso nacional mediante la interconexión de diferentes redes de área metropolitana Aplicaciones Las redes de área metropolitana tienen muchas aplicaciones, las principales son: Interconexión de redes de área local (LAN) Interconexión ordenador a ordenador Transmisión de vídeo e imágenes Transmisión CAD/CAM Pasarelas para redes de área extensa (WAN) MAN pública y privada Una red de área metropolitana puede ser pública o privada. Un ejemplo de MAN privada sería un gran departamento o administración con edificios distribuidos por la ciudad, transportando todo el tráfico de voz y datos entre edificios por medio de su propia MAN y encaminando la información externa por medio de los operadores públicos. Los datos podrían ser transportados entre los 12

19 diferentes edificios, bien en forma de paquetes o sobre canales de ancho de banda fijos. Aplicaciones de vídeo pueden enlazar los edificios para reuniones, simulaciones o colaboración de proyectos. Los datos podrían ser transportados entre los diferentes edificios, bien en forma de paquetes o sobre canales de ancho de banda fijos. Aplicaciones de video pueden enlazar los edificios para reuniones, simulaciones o colaboración de proyectos. Un ejemplo de MAN pública es la infraestructura que un operador de telecomunicaciones instala en una ciudad con el fin de ofrecer servicios de banda ancha a sus clientes localizados en este área geográfica Beneficios de una red MAN Las razones por las cuales se hace necesaria la instalación de una red de área metropolitana a nivel corporativo o el acceso a una red pública de las mismas características se resumen a continuación: Ancho de banda. El elevado ancho de banda requerido por grandes computadoras y aplicaciones compartidas en red es la principal razón para usar redes de área metropolitana en lugar de redes de área local. Nodos de red. Las redes de área metropolitana permiten superar los 500 nodos de acceso a la red, por lo que se hace muy eficaz para entornos públicos y privados con un gran número de puestos de trabajo. Extensión de red. Las redes de área metropolitana permiten alcanzar un diámetro entorno a los 50 km., dependiendo el alcance entre nodos de red del tipo de cable utilizado, así como de la tecnología empleada. Este diámetro se considera suficiente para abarcar un área metropolitana. 13

20 Distancia entre nodos. Las redes de área metropolitana permiten distancias entre nodos de acceso de varios kilómetros, dependiendo del tipo de cable. Estas distancias se consideran suficientes para conectar diferentes edificios en un área metropolitana o campus privado. Tráfico en tiempo real. Las redes de área metropolitana garantizan unos tiempos de acceso a la red mínimos, lo cual permite la inclusión de servicios síncronos necesarios para aplicaciones en tiempo real, donde es importante que ciertos mensajes atraviesen la red sin retraso incluso cuando la carga de red es elevada. Integración voz/datos/vídeo. Adicionalmente a los tiempos mínimos de acceso, los servicios síncronos requieren una reserva de ancho de banda; tal es el caso del tráfico de voz y vídeo. Por este motivo las redes de área metropolitana son redes óptimas para entornos de tráfico multimedia, si bien no todas las redes metropolitanas soportan tráficos isócronos (transmisión de información a intervalos constantes). Disponibilidad permanente. Disponibilidad referida al porcentaje de tiempo en el cual la red trabaja sin fallos. Las redes de área metropolitana tienen mecanismos automáticos de recuperación frente a fallos, lo cual permite a la red recuperar la operación normal después de uno. Cualquier fallo en un nodo de acceso o cable es detectado rápidamente y aislado. Las redes MAN son apropiadas para entornos como control de tráfico aéreo, aprovisionamiento de almacenes, bancos y otras aplicaciones comerciales donde la indisponibilidad de la red tiene graves consecuencias. Alta fiabilidad. Fiabilidad referida a la tasa de error de la red mientras se encuentra en operación. Se entiende por tasa de error el número de bits erróneos que se transmiten por la red. En general la tasa de error para fibra 14

21 óptica es menor que la del cable de cobre a igualdad de longitud. La tasa de error no detectada por los mecanismos de detección de errores es del orden de Esta característica permite a la redes de área metropolitana trabajar en entornos donde los errores pueden resultar desastrosos como es el caso del control de tráfico aéreo. Alta seguridad. La fibra óptica ofrece un medio seguro porque no es posible leer o cambiar la señal óptica sin interrumpir físicamente el enlace. La rotura de un cable y la inserción de mecanismos ajenos a la red implica una caída del enlace de forma temporal. Inmunidad al ruido. En lugares críticos donde la red sufre interferencias electromagnéticas considerables la fibra óptica ofrece un medio de comunicación libre de ruidos Interconexión de LAN s en un área urbana El ámbito de aplicación más importante de las redes de área metropolitana es la interconexión de redes de área local sobre un área urbana, pero otros usos han sido identificados, como la interconexión de redes de área local sobre un complejo privado de múltiples edificios y redes de alta velocidad que eliminan las barreras tecnológicas. La situación más extendida para el uso de una MAN describe un gran número de usuarios localizados en diferentes departamentos y administraciones dentro de un área urbana, requiriendo un sistema para interconectar las redes de área local ubicadas en estos lugares. El objetivo de las redes de área metropolitana es ofrecer sobre el área urbana el nivel de ancho de banda requerido para tareas tales como: aplicaciones clienteservidor, intercambio de documentos, transferencia de mensajes, acceso a base de datos y transferencia de imágenes. 15

22 Cuando las LAN que han de ser conectadas están dispersas por un área urbana, la red de área metropolitana está bajo el control de un operador público mientras no se liberalicen las infraestructuras. Por el contrario, por razones legales, el cliente no puede comprar, instalar y hacer propias las facilidades de transmisión (cableado entre edificios) necesarias para construir una red de área metropolitana. No se está hablando en esta variante de una red privada, sino de una red de área metropolitana pública propiedad de un operador, el cual ofrece un servicio sobre toda la ciudad. Hay clientes que quiere conectar su equipo en diferentes lugares de la red de área metropolitana para obtener el nivel de ancho de banda requerido extendiendo el entorno típico de aplicaciones de LAN a un área urbana. En este caso, el cliente ha de tener en cuenta que diferentes instituciones podrían estar conectadas a la misma red de área metropolitana pública, en consecuencia ciertos requisitos adicionales de seguridad, privacidad y gestión de red que deben ser satisfechos por el operador público. Los usuarios finales son conectados a la red de área metropolitana a través de nodos de acceso públicos, con lo cual los datos de una organización llegan evitando pasar a través de dispositivos de otras empresas. Estos mecanismos permiten que las redes de área metropolitana públicas ofrezcan seguridad en la transmisión de datos desde el punto de vista de la privacidad. Las redes de área metropolitana públicas en diferentes ciudades son usualmente interconectadas por elementos de conmutación para formar una red de área extensa y, por lo tanto, no es necesario que el cliente instale nodos de acceso independientes para MAN y WAN. Las redes públicas de área metropolitana no pueden ser comparadas con redes de área local ya que éstas últimas están sujetas a limitaciones legales que sólo aplican a las redes privadas. En contraste con una LAN, muchos tipos de MAN permiten la transmisión no sólo de datos, sino también de voz y vídeo. Un red MAN será recomendada 16

23 cuando haya una necesidad para transportar simultáneamente diferentes tipos de tráfico tales como datos, voz y vídeo sobre un área no mayor de 50 km. de diámetro para entornos públicos o privados. Los objetivos son reducir el costo y al mismo tiempo mejorar el servicio al usuario. La reducción del coste se alcanza minimizando el coste de la transmisión, posible por la integración de voz y datos, por la reducción del papel y por la mejora en la eficiencia de los sistemas. El servicio al cliente se alcanza a través de facilidades de información disponibles para los clientes. Adicionalmente, el cliente puede investigar nuevas aplicaciones tales como transmisión de imágenes y videoconferencia. El acceso a la Red Digital de Servicios Integrados a través de redes MAN ofrece grandes capacidades necesarias para transferencia de tráfico multimedia. En este escenario la solución tecnológica es DQDB (Dual Queue Distributed Bus, Bus Dual con Colas Distribuidas). A continuación en la figura 1.4 se incluye un esquema de redes metropolitanas unidas mediante dispositivos de interconexión (puentes o encaminadores). 17

24 Figura 1.4 Redes Metropolitanas unidas por puentes o encaminadores. [ Interconexión de LAN s en un entorno privado de múltiples edificios Este escenario describe una organización consistente en varios cientos de personas ubicadas en diferentes edificios en una gran zona privada (campus, administración, etc.), requiriendo un sistema para interconectar las redes de área local ubicadas en estos lugares. El objetivo de la red es ofrecer sobre dicha área el nivel de ancho de banda requerido para tareas como: aplicaciones cliente-servidor, intercambio de documentos, trasferencia de mensajes, acceso a base de datos y transferencia de imágenes. En resumen, poder extender las ventajas de las redes de área local a grandes redes privadas sobre entornos de múltiples edificios. En este escenario, una red de área metropolitana permite al comprador construir una estructura dorsal de LAN s en un área que cubre zonas privadas. 18

25 Ventajas que ofrece una red privada de área metropolitana sobre redes WAN Una vez comprada, los gastos de explotación de una red privada de área metropolitana, así como el coste de una LAN, es inferior que el de una WAN, debido a la técnica soportada y la independencia con respecto al tráfico demandado. Una MAN privada es más segura que una WAN. Una MAN es más adecuada para la transmisión de tráfico que no requiere asignación de ancho de banda fijo. Una MAN ofrece un ancho de banda superior que redes WAN tales como X.25 o Red Digital de Servicios Integrados de Banda Estrecha (RDSI-BE) Desventajas de una red privada de área metropolitana sobre redes WAN Limitaciones legales y políticas podrían desestimar al comprador la instalación de una red privada de área metropolitana. En esta situación, se podría usar una red pública de área metropolitana. La red de área metropolitana no puede cubrir grandes áreas superiores a los 50 kms de diámetro. La tecnología más extendida para la interconexión de redes privadas de múltiples edificios es FDDI (Fiber Distributed Data Interface; Interface de Datos Distribuidos por Fibra). FDDI es una tecnología para LAN que es extensible a redes metropolitanas gracias a las características de la fibra óptica que ofrece el ancho de banda y las distancias necesarias en este entorno. 19

26 1.2.6 Redes de alta velocidad Las redes de alta velocidad, en particular ATM (Asynchronous Transfer Mode, Modo de Transferencia Asíncrono) atraen gran interés de todo el mundo. ATM espera proveer capacidad técnica para manejar cualquier clase de información: voz, datos, imágenes, texto y vídeo de manera integrada, y a cualquier distancia (área local, área metropolitana o área extensa). Es reconocido que las redes públicas ATM podrán eventualmente contener todos los requisitos citados en los escenarios anteriores y podrán pronto reemplazar las presentes tecnologías LAN y MAN. De cualquier modo, la previsión de tiempo y el avance de nuevas tecnologías (especialmente para la conmutación) puede dificultar el completo desarrollo de ATM en una escala de tiempo aceptable para las urgentes necesidades de los operadores públicos. Un futuro módulo EPHOS (Manual europeo de compras de sistemas abiertos) en redes de alta velocidad proporcionará guía y consejo sobre esta nueva tecnología. Una red de tipo MAN puede ser usada con solución transitoria y permitir el uso simultáneo de diferentes tipos de tráfico: datos, voz y vídeo. El estándar DQDB (Bus dual de cola distribuida) para MAN ha sido diseñado en paralelo con el trabajo de la UIT-T sobre ATM. Este paralelismo permite a las redes DQDB estar tan avanzados como es posible en la línea de las especificaciones ATM y, por tanto, facilitando sus futuras interconexiones. DQDB constituye una red transitoria que hoy ofrece soluciones a problemas que serán resueltos en un futuro próximo por la RDSI-BA (Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha). Cuando la RDSI-BA llegue a estar disponible, las redes DQDB estarán conectadas y los usuarios de estas redes accederán a la tecnología ATM beneficiándose de sus ventajas, sin tener que cambiar sus equipos. 20

27 1.2.7 Componentes de una red de área metropolitana Los componentes de una red de área metropolitana son: Puestos de trabajo Son los sistemas desde los cuales el usuario demanda las aplicaciones y servicios proporcionados por la red. Dentro de los puestos de trabajo se incluyen: Estaciones de trabajo. Servidores centrales. Computadoras personales o compatibles. Nodos de red Son dispositivos encargados de proporcionar servicio a los puestos de trabajo que forman parte de la red. Sus principales funciones son: Almacenamiento temporal de información a transmitir hasta que el canal de transmisión se libere. Filtrado de la información circulante por la red, aceptando sólo la propia. Conversión de la información de la red, en serie, a información del puesto de trabajo, octetos. Obtención de los derechos de acceso al medio de transmisión. Medio de transmisión de datos Está constituido por el cable utilizado para conectar entre sí los nodos de red y los puestos de trabajo. Protocolos de comunicación Son las reglas y procedimientos utilizados en una red para establecer la comunicación entre nodos. En los protocolos se definen distintos niveles de 21

28 comunicación. Así, las redes de área metropolitana soportan el nivel 1 y parte del nivel 2, dando servicio a los protocolos de nivel superior que siguen la jerarquía OSI para sistemas abiertos. Aplicaciones Como Sistemas de Tratamiento de Mensajes (MHS), Gestión, Acceso y Transferencia de Ficheros (FTAM) y EDI puede ser posibles aplicaciones de la red. ( 2008) 22

29 CAPITULO 2. REDES INALAMBRICAS 23

30 Desde hace relativamente poco tiempo, se está viviendo lo que puede significar un revolución en el uso de las tecnologías de la información tal y como lo conocemos. Esta revolución puede llegar a tener una importancia similar a la que tuvo la adopción de Internet por el gran público. El término red inalámbrica puede definirse como una red que utiliza tecnología de radiofrecuencia para enlazar los equipos conectados a la red, en lugar de los cables coaxiales o de fibra óptica que se utilizan en las redes convencionales cableadas, o se puede definir de la siguiente manera: cuando los medios de unión entre sus terminales no son los cables antes mencionados, sino un medio inalámbrico, como por ejemplo la radio, los infrarrojos o el láser. De una forma callada, las redes inalámbricas o Wireless Networks (WN), se están introduciendo en el mercado de consumo gracias a unos precios populares y a un conjunto de entusiastas, mayoritariamente particulares, que han visto las enormes posibilidades de esta tecnología. Las aplicaciones de las redes inalámbricas son diversas. De momento han creado una nueva forma de usar la información, pues ésta se encuentra al alcance de todos a través de Internet en cualquier lugar (en el que haya cobertura). La aparición en el mercado de todos aquellos dispositivos con los que hoy contamos para dar paso a unos nuevos que perfectamente podrían llamarse terminales Internet en los cuales están reunidas las funciones de teléfono móvil, agenda, terminal de vídeo, reproductor multimedia, computadora portátil y una amplia gama de dispositivos, han generado realmente una necesidad de una red que los pueda acoger, es decir, de una red inalámbrica. 24

31 En las grandes ciudades por fin se podría llevar a cabo un control definitivo del tráfico (por ejemplo las redes ATM: modo de transferencia asíncrono) con el fin de evitar atascos, limitando la velocidad máxima e indicando rutas alternativas en tiempo real. Las tecnologías que son necesarias para llevar a cabo estos sistemas existen ya hace algunos años, su precio es mínimo o al menos muy asequible y su existencia en el futuro sólo depende de las estrategias comerciales de las empresas que las poseen. ( capitulo1.htm, 2004) La tecnología inalámbrica se ha consolidado, se ha implantado con éxito y ha contribuido al desarrollo de la sociedad de la información; para alcanzar estos resultados se han vencido muchos obstáculos entre los cuales resaltan los siguientes: Los estándares han evolucionado de manera ordenada y clara, ofreciendo soluciones a las debilidades actuales y a las necesidades del mercado. La industria continúa apoyando con productos de calidad y de total interoperabilidad en un mercado abierto. Disponibilidad de aplicaciones y servicios. Calidad de servicio y las características de las redes IP. Uso eficaz y eficiente de los recursos que requiere el despliegue de estas redes: diseño de la red, análisis de cobertura, planificación de frecuencias, arquitectura, dimensionado de equipos, diseño y optimización de la red telemática, seguridad física y lógica de la red, flexibilidad a cambios y capacidad de crecimiento, supervisión, operación y mantenimiento. 25

32 2.1 Tecnología estable Existe una amplia gama de productos y sistemas que permiten desplegar o usar redes inalámbricas fiables y accesibles en precio y prestaciones. En la industria informática se ha adoptado como un estándar que se está incorporando en las computadoras personales con diferentes propuestas, que van desde los chips con esta función incorporada (Intel Centrino, AMD Turion), a los equipos que se conectan a los puertos estándar (USB, Ethernet, ), pasando por todo tipo de tarjetas para las computadoras y empieza a ser una realidad en equipos de ocio (consolas de videojuegos, video, audio). Dentro de poco todos los equipos informáticos y electrónicos tendrán la posibilidad de conectarse con esta tecnología. Por otro lado, el número de experiencias y usuarios que ya utilizan esta tecnología y el ritmo de crecimiento observado indican un elevado grado de madurez. 2.2 Aplicaciones Actualmente, las redes inalámbricas (WN) se encuentran instaladas mayoritariamente en algunos entornos específicos, como almacenes, bancos, restaurantes, fábricas, hospitales y transporte. Las limitaciones que, de momento, presenta esta tecnología ha hecho que sus mercados iniciales hayan sido los que utilizan información tipo "bursty" (períodos cortos de transmisión de información muy intensos seguidos de períodos de baja o nula actividad) y donde la exigencia clave consiste en que los trabajadores en desplazamiento puedan acceder de forma inmediata a la información a lo largo de un área concreta, como un almacén, 26

33 un hospital, la planta de una fábrica o un entorno de distribución o de comercio al por menor; en general, en mercados verticales. Otras aplicaciones, las primeras que se vislumbraron, más bien de un carácter marginal debido a que en un principio no se captaba el potencial y la capacidad real de las redes inalámbricas, se refieren a la instalación de redes en lugares donde es difícil o compleja la instalación de una LAN cableada, como museos o edificios históricos, o bien en lugares o sedes temporales donde podría no compensar la instalación de cableado. El previsible aumento del ancho de banda asociado a las redes inalámbricas y, consecuentemente, la posibilidad del multimedia móvil, permitirá atraer a mercados de carácter horizontal que surgirán en nuevos sectores, al mismo tiempo que se reforzarán los mercados verticales ya existentes. La aparición de estos nuevos mercados horizontales está fuertemente ligada a la evolución de los sistemas PCS (Personal Communications Systems), en el sentido de que la base instalada de sistemas PCS ha creado una infraestructura de usuarios con una cultura tecnológica y hábito de utilización de equipos de comunicaciones móviles en prácticamente todos los sectores de la industria y de la sociedad. Esa cultura constituye el medio para generar una demanda de más y más sofisticados servicios y prestaciones, muchos de los cuales han de ser proporcionados por las redes inalámbricas. De hecho, según datos de la CTIA (Celular Telephone Industry Associations), los clientes de los proveedores de servicios por radio se muestran en general satisfechos con los servicios recibidos, pero esperan más tanto en términos de servicio como de precio, tanto en el contexto celular como PCS. ( 2008) 27

34 2.3 Ventajas y desventajas de las redes inalámbricas Las principales ventajas que ofrecen las redes inalámbricas frente a las redes cableadas son las siguientes: 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 edificio. 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, 28

35 la conexión inalámbrica evita llenar el suelo de cables. En sitios donde pueda haber invitados que necesiten conexión a Internet (centros de formación, hoteles, cafés, entornos de negocio o empresariales) las redes inalámbricas suponen una alternativa mucho más viable que las redes cableadas. Ahorro de costos. 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 porque 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. 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. 29

36 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 está 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 válida 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 GHZ. 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. 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 radioelectrónico este completamente limpio para que nuestra red inalámbrica funcione a su más 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 está instalando y que ha adquirido una mayor popularidad es la conocida como Wi-Fi (IEEE B). Sin embargo, ya existen tecnologías que ofrecen una mayor velocidad de 30

37 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. ( canales8/ger/definicion-y-tipo-de-redes-inalambricas.htm, 2007) 2.4 Normalización y organismos de estandarización En 1992 se crea Winforum, consorcio liderado por Apple y formado por empresas del sector de las telecomunicaciones y de la informática para conseguir bandas de frecuencia para los sistemas PCS (Personal Communications Systems). En ese mismo año, la ETSI (European Telecommunications Standards Institute), inicia actuaciones para crear una norma a la que denomina HiperLAN (High Performance LAN) para, en 1993, asignar las bandas de 5,2 y 17,1 GHz. En 1993 también se constituye la IRDA (Infrared Data Association) para promover el desarrollo de las redes inalámbricas basadas en enlaces por infrarrojos. Del Comité de Normalización de Redes Locales (IEEE 802) del Instituto de Ingenieros Eléctricos, IEEE de Estados Unidos se puede entonces destacar las normas siguientes: CSMA/CD (ETHERNET) TOKEN BUS TOKEN RING REDES METROPOLITANAS. Por otro lado, el Instituto Americano de Normalización, (ANSI), ha desarrollado unas especificaciones para redes locales con fibra óptica, las cuales se conocen con el nombre de FDDI, y es obre del Comité X3T9.5 del ANSI. La última revisión del estándar FDDI, llamada FDDI-II, ha adecuado la norma para soportar no sólo comunicaciones de datos, sino también de voz y video. 31

38 El problema principal que pretendía resolver la normalización es la compatibilidad. No obstante, existen distintos estándares que definen distintos tipos de redes inalámbricas. Para resolver este problema, los principales vendedores de soluciones inalámbricas crearon en 1999 una asociación conocida como WECA (Wireless Ethernet Compability Alliance, "Alianza de Compatibilidad Ethernet Inalámbrica"). El objetivo fue crear una marca que permitiese fomentar más fácilmente la tecnología inalámbrica y asegurarse la compatibilidad de equipos. En abril del 2000, WECA certifica la interoperatividad de equipos según la norma IEEE b bajo la marca WI-FI (Fidelidad Inalámbrica). Esto nos dice que todo lo del sello WI-FI puede trabajar junto sin problemas independientemente del fabricante de cada uno de ellos. En el caso de las redes locales inalámbricas, es sistema que se está imponiendo es el normalizado por IEEE con el nombre b. A esta norma se la conoce más habitualmente como WI-FI (Wiriless Fidelity). 2.5 Evolución de las tecnologías inalámbricas Dentro de la consideración genérica de redes inalámbricas podemos encontrar distintas categorías en función del rango o alcance en que una tecnología presta una servicio WPAN: IEEE Las redes inalámbricas de área personal WPAN por sus siglas en inglés Wireless Personal Area Network son redes que comúnmente cubren distancias del orden de los 10 metros como máximo, normalmente utilizadas para conectar varios dispositivos portátiles personales sin la necesidad de utilizar cables. Esta 32