Tecnologías Inalámbricas

Tecnologías Inalámbricas

El espectro de Frecuencias

Factores que afectan a las tecnologías inalámbricas

DISTANCIA DE UNA LÍNEA DE VISTA

ATENUACION DE LA SEÑAL Cuanto más lejos estén los dispositivos entre ellos, la pérdida de señal será más grande. Donde: P r = P t c 2 4πfd 2 Pt = potencia de la señal de la antena transmisora Pr = potencia de la señal de la antena receptora f = frecuencia de la onda portadora d = distancia de propagación entre las antenas c = velocidad de la luz (3 10 8 m/s)

ABSORCIÓN DE LA SEÑAL

DESVANECIMIENTO (FADING) El desvanecimiento es causado por la interferencia entre dos o más haces de la señal transmitida que llega al receptor en tiempos ligeramente diferentes. Las fuentes de propagación multi-trayecto son: Reflexión, Difracción y Scattering, siendo sus posibles efectos: Desvanecimiento multicamino Degradación de la data. Anulación de la señal.

DIVERSIDAD DE ESPACIO

DIVERSIDAD DE FRECUENCIA

Técnicas de Transmisión SPREAD SPECTRUM (Espectro Ensanchado o Amplio)

Ventajas: Resiste la interferencia intencional y no intencional Tiene la capacidad de eliminar o aliviar el efecto de interferencia por trayectos múltiples Se puede compartir la misma banda de frecuencia (superposición) con otros usuarios Privacidad debido a la secuencia de pseudo código aleatorio (multiplexación por división de código) Desventajas: Ancho de banda ineficiente La implementación es algo más compleja

Dependiendo de la forma en que se utiliza el espectro de frecuencias, existen tres tipos de sistemas de espectro ensanchado actualmente en uso: Espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS) Espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) OFDM.

DIRECT-SEQUENCE SPREAD SPECTRUM (DSSS)

FREQUENCY HOPPING SPREAD SPECTRUM (FHSS)

CODE DIVISION MULTIPLEXING (CDM)

ORTHOGONAL FREQUENCY-DIVISION MULTIPLEXING (OFDM)

Protocolos LAN Wireless Standard Año Rate Teorico (Mbps) Rate Práctico (Mbps) Modulación IEEE 802.11b (2.4 GHz) 1998 11 5,5 DSSS IEEE 802.11a (5 GHz) 1999 54 20 OFDM IEEE 802.11g (2.4 GHz) 2003 54 23 OFDM IEEE 802.11n (2,4 y 5 GHz) 2007 450 200 OFDM IEEE 802.11ac (5 GHz) 2014 1300 200-500 OFDM El estándar 802.11 define dos modos operativos: Modo de infraestructura Modo ad-hoc

Método de acceso al medio CSMA/CA (CSMA con Prevención de Colisiones). 802.11 posee en su capa de enlace dos funciones llamadas DCF (Función de Coordinación Distribuida) y PCF (Función de Coordinación Puntual)

DIFS = SIFS + (2 * Slot time) PIFS = SIFS + SlotTime Standard Slot time (µs) SIFS (µs) DIFS (µs) AIFS (µs) CWmin CWmax IEEE 802.11b (2.4 GHz) 20 10 50-31 1023 IEEE 802.11a (5 GHz) 9 16 34-15 1023 IEEE 802.11g (2.4 GHz) 9 10 28-15 1023 IEEE 802.11n (2,4 y 5 GHz) 9 16 34 WMM WMM WMM IEEE 802.11ac (5 GHz) 9 16 34 WMM WMM WMM Arbitrated InterFrame Spacing (AIFS)

Algoritmo binario exponencial truncado de Backoff (Truncated Binary Exponential Backoff) Utiliza una ventana de contienda CW cuyo tamaño es un múltiplo aleatorio del Slot Time. Si finalizado el tiempo de la ventana de contienda el medio continúa libre, entonces se transmite el frame. Cada estándar WiFi tiene dos valores de ventana de contienda: CW min y CW max. El número aleatorio se elegirá entre 0 y el valor de CW min. Donde 0 n CW min CW = n * Slot-Time

El algoritmo de Backoff se utiliza también en caso de colisión Un timeout se produce cuando luego de: ACK Timeout = Air Propagation Time (max) + SIFS + Time to transmit 14 byte ACK frame [14 * 8 / bitrate in Mbps] + Air Propagation Time (max) Donde el tiempo de propagación de aire para 300 metros es de 1 µs. Cuando colisiona por primera vez la ventana de contienda se elige aleatoriamente entre 0 y CW min, incrementando su valor de acuerdo a: Pudiendo tomar los siguientes valores: CWactual = CWanterior * 2 + 1 1 3 7 15 31 63 127 255 511 1023

Estación Oculta / Expuesta Para solucionar estos dos problemas, DCF implementa la técnica MACAW (multiple access with collision avoidance for Wireless).

Modo de Infraestructura PCF (Función de Coordinación Puntual),

Frame 802.11 Cuando se diseñó el estándar 802.11 se pensó en dos tipos básicos de servicios: BSS (Basic Service Set) ESS (Extended Service Set) DS Distribution System es la infraestructura que interconecta múltiples APs

El BSSID (Basic Service Set Identifier) es un nombre de identificación único de todos los paquetes de una AP para identificarlos como parte de esa red. El BSSID se forma con la dirección MAC (Media Access Control) formada por 48 bits (6 bloques hexadecimales), del punto de acceso inalámbrico (WAP, siglas del inglés Wireless Access Point) al que se conecte. El SSID (Service Set Identifier) es una secuencia de 0-32 octetos incluida en todos los paquetes de una red inalámbrica para identificarlos como parte de esa red

Protocol versión (2b): por ahora 0. Type (2b): indica si el frame esde control, management o data. Subtype (4b): define el frame más precisamente, Management: Association Request/Response, Reassociation Request/Response, Disassociation, Authentication, Beacon, Probe request (enviado por una estación para scan un SSID), Probe response (enviado por cada dispositivo participante del SSID) Control: ACK, RTS, CTS, PS-poll (power save poll) Data: data, CF-poll, CF-ack,

To DS y From DS (1b c/u): estos campos determinan si el frame entra o abandona el ambiente Wireless. To DS From DS Descripción 0 0 El frame es parte de una red ad-hoc o no abandona el ambiente wireless 0 1 El frame entra desde el DS hacia una estación Wireless en el BSS 1 0 El frame abandona el ambiente Wireless hacia una estación en el DS 1 1 El frame va de una estación hacia el AP, que a su vez envía a otro AP para retransmitir a la estación destino

MF (1b): more fragment, 1 hay más fragmentos, 0 único o último fragmento Retry (1b): 1 es la retransmisión de un frame, 0 frame original. PWR (1b): Indica (con 1) que tras esta trama la estación pondrá el interfaz en ahorro de energía More (1b): El AP indica a la estación que tiene más datos para ella, que no entre en ahorro de energía. Wep (1b): Protected Frame, indica si la trama va encriptada en el nivel de enlace. Order (1b): Si se emplea ordenamiento estricto de las tramas.

Duration/ID (2B) Tiempo que el medio estará ocupado por la transmisión de la trama. Una estación en ahorro de energía envía periódicamente una trama solicitando las tramas acumuladas en el AP para ella (entonces este campo es el ID de su asociación con el AP) Seq Ctrl (2B): Este campo contiene dos sub campos:

ToDS = FromDS = 0 Address 1 (receptor) = Dirección destino Address 2 (transmisor) = Dirección origen Address 3 = BSSID Address 4 = No usada Desde el AP (ToDS = 0, FromDS = 1) Address 1 (receptor) = Dirección destino Address 2 (transmisor) = BSSID Address 3 = Dirección origen (MAC estación origen) Address 4 = No usada Hacia el AP (ToDS = 1, FromDS = 0) Address 1 (receptor) = BSSID Address 2 (transmisor) = Dirección origen Address 3 = Dirección destino (MAC estación destino) Address 4 = No usada WDS (ToDS = 1, FromDS = 1) Address 1 (receptor) = MAC AP destino Address 2 (transmisor) = MAC AP origen Address 3 = Dirección destino (MAC estación destino) Address 4 = Dirección origen (MAC estación origen) BSSID: MAC del interfaz Wi-Fi del AP identifica al BSS