Wifi Wimax Una Vision Global

Wifi y wimax. Una visión global.

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WIFI Y WIMAX Una visión global



ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 6 2. TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS. ESTÁNDARES ........................................................ 8 2.1. Estandares Wifi ................................................................................. 8 2.1.1. IEEE 802.11 ............................................................................................ 9 2.1.2. IEEE 802.11b ........................................................................................... 9 2.1.3. IEEE 802.11a ........................................................................................... 9 2.1.4. IEEE 802.11g ......................................................................................... 10 2.1.5. 802.11n ................................................................................................ 10 2.1.6. 802.11e ................................................................................................ 10 2.1.7. 802.11i ................................................................................................. 11 2.1.8. 802.11s ................................................................................................ 11

2.2. Estandares Wimax ............................................................................ 11 2.2.1. IEEE802.16 ........................................................................................... 11 2.2.2. IEEE802.16a .......................................................................................... 11 2.2.3. IEEE802.16e .......................................................................................... 11 2.2.4. 802.16m. .............................................................................................. 12

2.3. Tabla comparativa entre los diferentes estándares ................................ 13 3. NORMATIVA ............................................................................................. 15 3.1. Normativa con respecto al wifi .......................................................... 15 3.2. Normativa con respecto a wimax ........................................................ 16

4. ANTENAS. CARACTERÍSTICAS Y TIPOS ............................................................... 17 4.1. Parámetros fundamentales de una antena ........................................... 17 4.2. Tipos de antenas .............................................................................. 18 4.3. Antenas instalaciones WIFI ................................................................ 18 4.4. Antenas instalaciones WIMAX ............................................................. 19 4.5. Smart antenas. La nueva generación. ................................................. 20

5. SEGURIDAD EN REDES INALÁMBRICAS ............................................................... 23 5.1. Seguridad en wifi.............................................................................. 23 5.2. Seguridad en wimax ......................................................................... 24

6. FABRICANTES WIFI Y WIMAX ....................................................................... 25 6.1. Principales Proveedores Wimax .......................................................... 25 6.2. Principales Proveedores Wifi............................................................... 26

7. REDES MALLADAS (MESH). UN CASO ESPECIAL ..................................................... 28 7.1. Algunos fabricantes y equipos mesh ................................................... 28

8. APLICACIONES INALÁMBRICAS. PRESENTE Y FUTURO .............................................. 31 8.1. Ambitos de aplicación de wifi ............................................................. 31 8.1.1. Wifi dentro del hogar .............................................................................. 31 8.1.2. Redes ciudadanas ................................................................................... 31 8.1.3. Wifi en la LAN empresarial ....................................................................... 31 8.1.4. Wifi en los hoteles .................................................................................. 32 8.1.5. Wifi y la seguridad .................................................................................. 32 8.1.6. Wifi para uníon de entornos(sedes, edificios, facultades, ...) ........................ 32 8.1.7. Recintos portuarios y aeroportuarios ......................................................... 32 8.1.8. Comunidades wifi ................................................................................... 33 8.1.9. Wifi en el ámbito hospitalario ................................................................... 34 8.1.10. Wifi en la universidad ............................................................................ 34 8.1.11. Wifi en los almacenes de distribución y grandes superficies ........................ 34 8.1.12. Otros ámbitos ...................................................................................... 34

8.2. Ambitos de aplicación de wimax ......................................................... 35



8.2.1. Ambito empresarial ................................................................................ 35 8.2.2. Usuarios residenciales y profesionales ....................................................... 35 8.2.3. Comunicaciones nomádicas ..................................................................... 35 8.2.4. Hotspots ............................................................................................... 36 8.2.5. Regiones remotas ................................................................................... 36 8.2.6. Zonas rurales ......................................................................................... 36 8.2.7. Aplicaciones para países en vías de desarrollo ............................................ 36

9. OPERADORES DE REDES INALÁMBRICAS WIFI O WIMAX ............................................ 37 9.1. Fases del proyecto inalámbrico ........................................................... 37 9.1.1. Gestiones preliminares ............................................................................ 37 9.1.2. Estudio de campo previo detallado y diseño de red. .................................... 37 9.1.3. Elección y gestión de emplazamientos. ...................................................... 38 9.1.4. La instalación eléctrica en los nodos. ........................................................ 38 9.1.5. Diseño de la infraestructura de un nodo inalámbrico. .................................. 39 9.1.6. Comprobaciones y mediciones en cada nodo. ............................................. 40 9.1.7. Análisis real de coberturas. ...................................................................... 40

9.2. Proyecto de una red inalámbrica. El hardware y software necesario ........ 41 10. ALGUNOS EQUIPOS WIFI Y WIMAX .................................................................. 45 10.1. Equipamiento wifi ........................................................................... 45 10.2. Equipamiento prewimax .................................................................. 47 10.3. Equipamiento wimax ....................................................................... 48

11. CONVIVENCIA ACTUAL DE LAS TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS ................................... 49 11.1. Wifi y wimax. Competencia o complementariedad ............................... 49 11.2. 3G vs HSDPA ................................................................................. 50 11.3. 3G vs WIMAX ................................................................................. 51 11.4. GSM vs WIMAX............................................................................... 52 11.5. MOBILE-FI vs WIMAX móvil o 802.20 vs 802.16e ............................... 52

12. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................... 54 13. OTRAS REFERENCIAS ................................................................................. 54



ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Evolución de las tecnologías inalámbricas ............................................ 8 Figura 2. Mapa de regiones CNAP. .................................................................. 15 Figura 3. Diagrama de radiación direccional ..................................................... 17 Figura 4. Ejemplos de antenas ....................................................................... 18 Figura 5. Distribución de estaciones en base en celdas. ..................................... 19 Figura 6. Tipos de antena según diagrama de radiación ..................................... 19 Figura 7. Dispositivos wimax .......................................................................... 20 Figura 8. Diversidad espacial en torreta ........................................................... 21 Figura 9. Dispositivo MIMO ............................................................................ 21 Figura 10. Red mallada ................................................................................. 28 Figura 11. Equipo mesh firetide ...................................................................... 29 Figura 12. Punto de acceso mesh Cisco .......................................................... 29 Figura 13. Orinoco wifi mesh Proxim ............................................................... 30 Figura 14. Esquema típico de red wifi .............................................................. 32 Figura 15. Imágenes radiomobile .................................................................... 38 Figura 16. Instalación nodo wifi tipico. ............................................................ 40 Figura 17. Equipos de medición ...................................................................... 40 Figura 18. Imágenes GPSVisualizer ................................................................. 41 Figura 19. Captura WCS ................................................................................ 42 Figura 20. Arquitectura Alepo ......................................................................... 42 Figura 21. Una posible arquitectura de red de gestión y control para un WISP ...... 44 Figura 22. Equipo wifi mimo ........................................................................... 45 Figura 23.Tarjeta PCI wifi mimo ..................................................................... 46 Figura 25. Teléfono inalámbrico VOIP .............................................................. 47 Figura 24. Diagrama de radiación y antena sectorial wifi.................................... 46 Figura 26. Estación suscriptora prewimax ........................................................ 47 Figura 27. Estación base wimax ...................................................................... 48 Figura 28. Equipo wimax móvil ....................................................................... 48 Figura 29. Equipos HSDPA (3.5G) ................................................................... 51 Figura 30. GSM vs WIMAX ............................................................................. 52



ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Relación de estándares europeos y americanos .................................... 12 Tabla 2. Comparativa estándares inalámbricos ................................................. 13 Tabla 3. Relación de potencias límite en frecuencias de uso libre ........................ 16 Tabla 4. Rangos de frecuencias WIMAX ........................................................... 16 Tabla 5. Proveedores base wimax ................................................................... 25 Tabla 6. Proveedores principales wimax .......................................................... 26 Tabla 7. Principales proveedores wifi ............................................................... 27 Tabla 8. Throughput 3G y HSDPA (Límites en España a fecha Junio 2007). .......... 50 Tabla 9. Velocidades máximas de estándares con movilidad ............................... 53



1. Introducción

El presente documento no pretende ser una simple comparativa de dos tecnologías inalámbricas, wifi y wimax. Quizás, entre otras cosas, porque no son dos tecnologías incompatibles. El fin principal del documento, es dar una visión global de la tecnología inalámbrica de uso libre más utilizada en este momento, WIFI, y del futuro próximo WIMAX.

Para dar la visión global anteriormente mencionada, hablaremos de

diferentes aspectos; Cómo es la normativa aplicable a estas tecnologías, estándares aprobados y en proceso, comentarios acerca de la gestión de proyectos inalámbricos, aplicaciones, etc.

Así, brevemente, podemos decir que Wi-Fi (o Wi-fi, WiFi, Wifi, wifi, del inglés

Wireless Fidelity) es un conjunto de estándares para redes inalámbricas basados en las especificaciones IEEE 802.11. Creado para ser utilizado en redes locales inalámbricas, es frecuente que en la actualidad también se utilice para acceder a Internet.

En abril del 2000, WECA certifica la interoperatibilidad de equipos según la

norma IEEE 802.11b bajo la marca Wi-Fi (Wíreless Fidelity, Fidelidad Inalámbrica). Esto quiere decir que el usuario tiene la garantía de que todos los equipos que tenga el sello WiFi pueden trabajar juntos sin problemas independientemente del fabricante de cada uno de ellos. Se puede obtener un listado completo de equipos que tienen la cetificación WiFi en www.wirelessethernet.org/certified_products.asp.

En el año 2002 eran casi 150 miembros de la asociación WECA. Como la

norma 802.11b ofrece una velocidad máxima de transferencia de 11 Mbps ya existen estándares que permiten velocidades superiores, WECA no se ha querido quedar atrás. Por ese motivo, WECA anunció que empezaría a certificar también los equipos IEEE 802.11a de la banda de 5 Ghz mediante la marca Wi-Fi.

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 WiFi de una red Ethernet, es en la forma como los ordenadores y 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 de cable 802.3 (Ethernet).

Comentemos ahora algo sobre Wimax. WiMAX (del inglés Worldwide

Interoperability for Microwave Access, "Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas") es un estándar de transmisión inalámbrica de datos (802.16 MAN) que proporciona accesos concurrentes en áreas de hasta 48 kilómetros de radio y a velocidades de hasta 70 Mbps, utilizando tecnología que no requiere visión directa con las estaciones base.

Una red combinada de WiFi e implementación WiMAX, ofrece una solución

más eficiente con base a costes que una implementación exclusiva de antena direccional de WiFi o una malla de WiFi se conecta con backhaul protegido con cable para abonados que quieren extender la red de área local o cubrir la última milla.

Las redes WiFi conducen la demanda para WiMAX aumentando la

proliferación de acceso inalámbrico, aumentando la necesidad para soluciones del backhaul eficiente con base a costes y más rápida la última milla. WiMAX puede estar acostumbrado a agregar redes de WiFi (como malla se conectan topologías y



hotspots) y usuarios de WiFi para el backend, mientras WiMAX le ofrece un backhaul de gran distancia y solución de última milla.

Sin embargo como se ha mencionado al principio, estas tecnologías no

compiten, más bien la mejor solución es una combinación de las dos. La red ofrece un rango amplio de opciones inalámbricas de implementación para cubrir áreas grandes y de última milla. Lo mejor es que la solución varía de acuerdo a los modelos de uso, el tiempo de implementación, la posición geográfica y la aplicación de red (tanto en datos, VoIP y vídeo). Cada implementación puede estar hecha a la medida que mejor se adapte las necesidades de la red de usuarios. Los Wi-Fi WLANs coexistirán con WiMAX. Las recomendaciones para las implementaciones:

• 802.16-2004 la aplicación se adapta a las áreas rurales. • El intercambio de redes autorizadas de Wi-Fi trae consigo la posibilidad de

un servicio inalámbrico barato para las áreas urbanas y suburbanas. • WiMAX (802.16-2004) provee conectividad inalámbrica de banda ancha a las

áreas más allá del alcance de la banda ancha tradicional (xDSL y T1) y permite el crecimiento de topología de Wi-Fi de la red de malla. Con la atención enfocada en WiMAX, es fácil de olvidarse de que Wi-Fi también evoluciona rápidamente. Las radios de Wi-Fi aparecen no sólo en computadoras portátiles y asistentes digitales personales (PDAs), sino también en equipos tan diversos como teléfonos móviles, cámaras y videoconsolas. El IEEE 802.16 el estándar con revisiones específicas se ocupa de dos modelos de uso. Fijo y móvil.

Aunque wifi y wimax son dos tecnologías inalámbricas que se le augura un

buena proyección en el mercado, existen otras que compiten con ellas en algunos casos y en otros se complementan. Enumeramos algunas de ellas:

• 3G (UMTS) telefonía móvil: Quizá uno de los motivos por los que Wimax no

acaba de explotar. Las compañías proveedoras de servicios móviles han apostado mucho por esta tecnología, no obstante no acaba de cuajar.

• HSDPA telefonía móvil: Mejora espectral de la tecnología 3G, se le conoce también como 3,5G. Compañías como vodafone ya ofertan este servicio, mejora la tasa de transferencia de 3G, pero el tiempo de latencia sigue siendo alto.

• HSUPA telefonía móvil: Es una evolución del HSDPA. También denominada 3,75G.

• Mobile-Fi (IEEE 802.20): Estándar pensado para ofrecer servicios de banda ancha para un acceso móvil. Dando unos muy buenos resultados. A nivel fabricantes se está demostrando poco interés, debido al creciente interés de las empresas y operadores móviles por WIMAX.

• Telefonía móvil 4G: La 4G estará basada totalmente en IP siendo un sistema de sistemas y una red de redes, alcanzándose después de la convergencia entre las redes de cables e inalámbricas así como en ordenadores.



2. Tecnologías inalámbricas. Estándares

IEEE 802 es un comité y grupo de estudio de estándares perteneciente al Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), que actúa sobre Redes de Ordenadores, concretamente y según su propia definición sobre redes de área local (LAN) y redes de área metropolitana (MAN). También se usa el nombre IEEE 802 para referirse a los estándares que proponen, y algunos de los cuales son muy conocidos: Ethernet (IEEE 802.3), o Wi-Fi (IEEE 802.11), incluso está intentando estandarizar Bluetooth en el 802.15.

Se centra en definir los niveles más bajos (según el modelo de referencia

OSI o sobre cualquier otro modelo), concretamente subdivide el segundo nivel, el de enlace, en dos subniveles, el de enlace lógico, recogido en 802.2, y el de acceso al medio. El resto de los estándares recogen tanto el nivel físico, como el subnivel de acceso al medio.

Este apartado se centrará en los estándares inalámbricos, poniendo especial

énfasis en los estándares relacionados con wifi, wimax y sus evoluciones.

Figura 1. Evolución de las tecnologías inalámbricas

2.1. Estandares Wifi

Wi-Fi (o Wi-fi, WiFi, Wifi, wifi, del inglés Wireless Fidelity) es un conjunto de estándares para redes inalámbricas basados en las especificaciones IEEE 802.11. Creado para ser utilizado en redes locales inalámbricas, es frecuente que en la actualidad también se utilice para acceder a Internet. Los estándares IEEE que conforman esta tecnología son los siguientes.



2.1.1. IEEE 802.11

Fue el primero de los estándares definidos por la IEEE para aplicaciones WLAN, y fue publicado en 1997. Funciona sobre la banda ISM (“Industrial, Scientific and Medical”) o, en terminología española, ICM (Industrial Científica y Médica) de 2,4 GHz (de 2.400 MHz a 2.483,5 MHz) y utiliza dos tipos de modulación: DSSS (“Direct Sequence Spread Spectrum”) y FHSS (“Frequency Hopped Spread Spectrum”). La velocidad de transmisión que es capaz de alcanzar está entre 1 ó 2 Mbps, dependiendo del fabricante. Este estándar está prácticamente en desuso, debido a la aparición de una serie de variantes que mejoran no sólo la velocidad de transferencia, sino que además dan cobertura a funciones especiales de seguridad, de integración con redes de cable, ....

2.1.2. IEEE 802.11b

No se puede obviar que este es el estándar que está liderando el tremendo

éxito de las redes inalámbricas. Es la evolución natural del anterior estándar. Básicamente, se diferencian en el uso exclusivo de la modulación DSSS con el sistema de codificación CCK (“Complementary Code Keying”) que sólo funciona con esta modulación. Esto le permite ofrecer hasta 11 Mbps. Las velocidades de transmisión que es capaz de ofrecer podrán variar desde 1, 2, 5.5, y 11 Mbps, dependiendo de diferentes factores.

Esta característica, denominada DRS (“Dynamic Rate Shifting”) permite a los adaptadores de red inalámbricos reducir las velocidades para compensar los posibles problemas de recepción que se pueden generar por las distancias o los materiales que es necesario atravesar (paredes, tabiques, ....). Otros datos a tener en cuenta sobre este estándar es el soporte para tres canales sin solapamiento y su reducido nivel de consumo, que le hace perfectamente válido para su uso en PCs portátiles o PDAs.

En cuanto a las distancias a cubrir, dependerá de las velocidades aplicadas, del número de usuarios conectados y del tipo de antenas y amplificadores que se puedan utilizar. Aún así, se podrían dar unas cifras de alrededor de entre 120m (a 11 Mbps) y 460m (a 1 Mbps) en espacios abiertos, y entre 30m (a 11 Mbps) y 90m (a 1 Mbps) en interiores, dependiendo lógicamente del tipo de materiales que sea necesario atravesar.

2.1.3. IEEE 802.11a

También, como evolución del 802.11, este nueva estándar que fue ratificado

en 1999, también conocido como “Wi-Fi5”, presenta, como diferencia fundamental, su funcionamiento sobre la banda de frecuencia de 5 GHz (de 5.150 MHz a 5.350 MHz y de 5.470 MHz a 5.725 MHz), utilizando la técnica de modulación de radio OFDM (“Ortogonal Frequency Division Multiplexing”). Esta técnica permite dividir una portadora de datos de alta velocidad en 52 subportadoras de baja velocidad que se transmiten en paralelo. Estas subportadoras se pueden agrupar de un modo mucho más integrado que con la técnica de espectro que utiliza el estándar 802.11b. Además, podremos tener en funcionamiento hasta ocho canales sin solapamiento, con el consiguiente aumento en la capacidad para las comunicaciones simultáneas.



La consecuencia inmediata de todo esto es un aumento considerable en a velocidad de transmisión, llegando hasta los 54 Mbps para hacerlo especialmente indicado en entornos con elevados requerimiento de ancho de banda (aplicaciones multimedia, grandes cantidades de ficheros, video-conferencia, ....).

Aunque este aumento en la velocidad presenta una excelente tarjeta de

visita, lo cierto es que esta norma cuenta también con algunas desventajas con respecto a su antecesora, como es el mayor nivel de consumo (que la hace menos idónea para su instalación en portátiles o PDAs), o la falta de compatibilidad con el 802.11b debido al cambio de frecuencia, aunque esto último ya se ha resuelto a través de puntos de acceso que ofrecen soporte para ambos estándares. Otro dato que se puede resaltar sobre este estándar es que las distancias de cobertura se ven reducidas significativamente, alcanzando entre 30 m (54 Mbps) y 300 m (6 Mbps) en exteriores, y entre 12 m (54 Mbps) y 90 m (6 Mbps) cuando se utiliza en interiores.

2.1.4. IEEE 802.11g

A mediados del año 2003 se aprobó un nuevo estándar, el 802.11g, que se basa en la norma 802.11b. Más avanzada que su predecesora, trabaja sobre la misma frecuencia de los 2,4 GHz y es capaz de utilizar dos métodos de modulación (DSSS y OFDM), lo que la hace compatible con el estándar de facto en esta industria.

Al soportar ambas codificaciones, este nuevo estándar será capaz de incrementar notablemente la velocidad de transmisión, pudiendo llegar hasta los 54 Mbps que oferta la norma 802.11a, aunque manteniendo las características propias del 802.11b en cuanto a distancia, niveles de consumo y frecuencia utilizada.

De este modo, la mayor bondad de esta nueva norma es el incremento de velocidad manteniendo una total compatibilidad con el estándar Wi-Fi permitiendo la coexistencia entre ambos estándares en una misma instalación algo realmente significativo si tenemos en cuenta la importancia de la base instalada.

2.1.5. 802.11n

La velocidad real de transmisión podría llegar a los 600 Mbps (lo que

significa que las velocidades teóricas de transmisión serían aún mayores), y debería ser hasta 10 veces más rápida que una red bajo los estándares 802.11a y 802.11g, y cerca de 40 veces más rápida que una red bajo el estándar 802.11b. También se espera que el alcance de operación de las redes sea mayor con este nuevo estándar gracias a la tecnología MIMO Multiple Input – Multiple Output, que permite utilizar varios canales a la vez para enviar y recibir datos gracias a la incorporación de varias antenas (3). No obstante algunos fabricantes se han adelantado, y han sacado productos con el estándar 802.11n draft, el cual no alcanza las características del 802.11n.

2.1.6. 802.11e

El objetivo del nuevo estándar 802.11e es introducir nuevos mecanismos a

nivel de capa MAC para soportar los servicios que requieren garantías de Calidad de Servicio.



2.1.7. 802.11i

Esta dirigido a batir la vulnerabilidad actual en la seguridad para protocolos

de autenticación y de codificación. El estándar abarca los protocolos 802.1x, TKIP (Protocolo de Claves Integra – Seguras – Temporales), y AES (Estándar de Cifrado Avanzado).

2.1.8. 802.11s

Es un estándar que está desarrollando actualmente la IEEE, que pretende

definir una arquitectura y protocolos para una red mesh ESS. Las redes inalámbricas Mesh, redes acopladas, o redes de malla inalámbricas para definirlas de una forma sencilla, son aquellas redes en las que se mezclan las dos topologías de las redes inalámbricas, la topología Ad-hoc y la topología infraestructura.

2.2. Estandares Wimax

El proyecto del estándar IEEE802.16 se inició en 1988, pero, el trabajo principal se desarrolló entre los años 2000-2003, dentro de un proceso de consenso abierto. El objetivo fue desarrollar un estándar para conseguir un desarrollo del acceso en banda ancha, inalámbrico, masivo y a los menores precios posibles, a través de la creación de un estándar para el acceso inalámbrico en ámbito metropolitano.

WiMax engloba tres versiones del estándar IEEE802.16, cada una de ellas con sus propias características y campo de aplicación:

2.2.1. IEEE802.16

Aplicación a conexiones punto-multipunto, con antenas direccionales y sin movilidad. Las antenas permanecen fijas. Esta versión del estándar se ha diseñado para bandas entre 11 y 60 GHz. Los primeros equipos cumpliendo el estándar WiMax aparecerán durante el primer trimestre del 2005.

2.2.2. IEEE802.16a

Aplicación a conexiones inalámbricas en la banda de 2 a 11 GHz. En esta banda existen frecuencias que no requieren licencia de operación, las denominadas “bandas de grecuencia no licenciadas”. En estas frecuencias es posible trabajar sin línea de vista directa, por lo que podremos utilizar antenas no direccionales, en ocasiones de interior y auto instalables.

2.2.3. IEEE802.16e

Añade movilidad, prometiendo comunicaciones en vehículos a 120 Km/h. Además desde el principio, se ha buscado en el desarrollo del estándar la compatibilidad con los estándares europeos, algo que no ocurrió con el 802.11a.

A continuación se muestra una tabla con la relación de estándares Europeos y Americanos para redes inalámbricas



U.S. Tipo de

red Europa

IEEE 802.20 (Mobile-Fi)

WAN 3GPP,EDGE

IEEE 802.16 (WiMax)

MAN ETSI HIPERMAN, HIPERACCESS

IEEE 802.11(WiFi) LAN ETSI HIPERLAN IEEE 802.15 (Bluetooth)

PAN ETSI HIPERPAN

Tabla 1. Relación de estándares europeos y americanos

El primer estándar 802.16 se publicó en abril del 2002, y se encuadró como un estándar orientado a conexiones inalámbricas fijas, en condiciones de visión directa para la “última milla”. Se enfocó para el uso eficiente del espectro en varias bandas licenciadas entre 10 y 66GHz.

La siguiente versión del estándar, 802.16a fue publicada en abril del 2003, y esta versión es la que ha sido rápidamente adoptada como tecnología predominante en BWA (Broadband Wireless Access). Utiliza conexiones punto-multipunto así como la posibilidad de redes malladas, y no requiere visión directa entre la estación base y el equipo terminal del cliente final. Concretamente, trabaja internacionalmente en las bandas licenciadas de 3,5 GHz y 10,5 GHz, en EEUU, 2.5-2.7 GHz y en las bandas no licenciadas en 2.4 GHz y 5.725-5.825 GHz.

A pesar de que, incluso con la versión móvil 802.16e, WiMax no puede facilitar una cobertura tan amplia como la que proporcionan las soluciones 2G/3G, la tecnología permite mayores velocidades, y una cobertura suficiente, por lo que podría ser una alternativa/complemento en muchas zonas a las redes celulares.

Un aspecto importante del 802.16x es que define una capa MAC (Media Access Control) que soporta especificaciones de diferentes capas físicas (PHY). Esta característica es fundamental a la hora de que los fabricantes de equipos puedan diferenciar ofertas, sin dejar de ser interoperables, para que puedan adecuar los equipos en una determinada banda de frecuencias.

2.2.4. 802.16m.

Este es el nombre del nuevo estándar inalámbrico en el que la IEEE está

trabajando. Se espera que este nuevo estándar alcance velocidades de transferencia de hasta 1Gbps en modo "nómada" (movilidad restringida) o en modo de alta eficacia/señal fuerte. El estándar también tiene un modo de "alta movilidad" (cobertura cuando nos movemos a 60-250 Km/h, o incluso más) que permite tasas de hasta 100 Mbps.

Con la nueva especificación se mantendrá la compatibilidad con la tecnología WIMAX actual, y además lo será también con las futuras redes 4G (el actual 3G provee servicios multimedia -UMTS, CDMA2000, etc.-), que harán su aparición dentro de 3 o 4 años, lo que podría llevar a WiMax a ser la próxima generación de tecnología celular y una alternativa más barata a las actuales DSL, por su bajo coste.



2.3. Tabla comparativa entre los diferentes estándares

Más abajo se muestra una tabla con la comparación de Tecnologías de Acceso Inalámbrico estándares IEEE. 802.11 802.16 802.16a 802.16e 802.20 Estado Completa Diciembre

2001 Enero 2003 Enero 2004 ETA ’05-06

Tipo de Red LAN MAN MAN MAN WAN Rango Hasta 100

metros Hasta 5 millas con radio medio de celda de 1-3 millas

Hasta 25 millas con radio medio de celda de 4-6 millas

Radio medio de celda 1-3 millas

Condiciones de canal

LOS (Line Of Sight) cuando son externas

LOS nLOS ( No Line Of Sight)

nLOS nLOS

Espectro 2.4 GHz y 5GHz sin licencia

10-66 GHz con licencia

2-11 GHz con licencia y sin licencia

2.-GHz con licencia y sin licencia

<3.5 GHz con licencia

Soporte a Mobilidad

Portable- ámbito local

Fija Fija Mobilidad peatonal – ámbito regional

Mobilidad de vehiculos – ámbito global

Canalización 20 MHz Escalable 1.5-20 MHz

Escalable 1.5-5 MHz

Escalable 1.5-5 MHz W/sub-canales

1.25 o 5 MHz

Eficiencia de Espectro

< 2.7 bps/Hz

<4.8 bps/Hz

<3.75 bps/Hz

<3 bps/Hz <1.25 bps/Hz

Bit Rate 54 Mbps (20 MHz BW)

<134 Mbps (20 MHz BW)

<75 Mbps (20 MHz BW)

15 Mbps (5 MHz BW)

<6 Mbps (5 MHz BW)

Tabla 2. Comparativa estándares inalámbricos

Tal como aparece en la tabla anterior, WiMax contempla los estándares 802.16, 802.16a y 802.16e. Los tres tienen un ámbito de aplicación en Metropolitan Area Networks (MAN), si bien el alcance dentro de cada célula es diferente. Así, con el 802.16 se consiguen alcances de 5 millas (del orden de 8 Km) o 30 millas con antenas direccionales (48 Km). El radio de la célula podría situarse entre 1 y 3 millas. El alcance del 802.16 e se sitúa por debajo de 3 millas (1,6-4,8 Km). En el caso del 802.16a la cobertura de la célula puede llegar a situarse entre 4 y 6 millas. Tanto el 802.16a como el 802.16e pueden trabajar en condiciones de NLOS (Non Line Of Sight, sin visión directa).

La capacidad de tráfico total por frecuencia se sitúa en un máximo de 134 Mbps para el 802.16, 75 Mbps para el 802.16a y 15 Mbps para el 802.16e. El ancho de banda de cada canal se encuentra entre 1,5 y 20 MHz. Lógicamente, las velocidades máximas se consiguen con el canal de mayor ancho de banda.

En cuanto a las bandas de frecuencia, el 802.16 trabaja entre 11 y 60 GHz, el 802.16a entre 2 y 11 Ghz y el 802.16e por debajo de 3,5 GHz. Tanto el estándar



802.16a como el 802.16e pueden utilizarse en bandas no licenciadas, lo que abre un campo de nuevas posibilidades de aplicación.



3. Normativa

Actualmente existe una normativa creada por la comision del mercado de las telecomunicaciones (CMT), en lo referente al uso del especto de frecuencias. Para ello han creado el cuadro nacional de atribución de frecuencias (CNAF), en donde se definen, qué bandas de frecuencia se emplean, y qué uso se les da. Esta distribución de frecuencias y usos, se ha consensuado a nivel mundial, dividiendo al mundo en tres regiones. A España le corresponde la region 1.

Figura 2. Mapa de regiones CNAP.

Centrándose en las tecnologías wifi y wimax. Se referenciarán las

normativas principales en cuanto a la CMT.

3.1. Normativa con respecto al wifi

Dado que wifi emplea las bandas de frecuencia de uso libre 2.400 - 2.483,5 MHz, 5150-5350 MHz y 5470-5725 MHz. No es necesario una licencia para emisiones en esta frecuencia. Si en cambio existen restricciones de transmisión en estas frecuencias.

El espectro de uso libre es muy limitado, además es un espectro muy

saturado de señal, por el simple hecho de ser de uso libre. Esto implica que hay que limitar de alguna manera la emisión de los equipos de banda libre. De no ser así los equipo emitirían con mucha potencia, y el ruído haría imposible la transmisión de información en estas bandas.

Para ello la CMT ha definido unas potencias límite para transmitir en estas

bandas, emplea para ello la PIRE que se expres en dBm. Son las siguientes: Bandas

frecuencia 2.400 - 2.483,5 MHz 5150-5350 MHz 5470-

5725 MHz PIRE

(dBm/mW) 20 dBm/100 mW 30 dBm/1 W



Tabla 3. Relación de potencias límite en frecuencias de uso libre

Además, para la banda de 5 GHz existen unos requerimientos adicionales. Estos sistemas deberán disponer de técnicas de control de potencia (TPC) y selección dinámica de frecuencia (DFS) de acuerdo a las especificaciones de la Recomendación UIT-R M.1652 sobre sistemas de acceso radio incluyendo RLAN en las bandas de 5 GHz. La motivación de estos requerimientos, es la posible interferencia con sistemas de radares de defensa.

3.2. Normativa con respecto a wimax

El caso wimax es diferente. Al usar frecuencias (mayoritariamente) que no son de uso libre, se debe solicitar licencias para poder operar en las frecuencias descritas.

Estándar WIMAX

802.16 802.16a 802.16e

Espectro 10 – 66 GHz < 11 GHz < 4 GHz Tabla 4. Rangos de frecuencias WIMAX

Los operadores que quieran prestar servicios de WiMax tendrán que

notificarlo formalmente a la CMT, además de pedir autorización a la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones y a la Sociedad de la Información (Setsi) para poder utilizar las correspondientes frecuencias.

No obstante en la actualidad existen en el mercado, productos wimax en

frecuencias no propietarias (sin licencia), aunque se le suelen llamar pre-wimax. Así por ejemplo Alvarion, ha lanzado el producto BreezeACCESS VL, que trabaja en la banda de los 5,4 GHz, teniendose que ajustar a las regulaciones de esa banda. De esta manera, WiMax podrá ser utilizado tanto en bandas licenciadas como no licenciadas. El ancho de banda mínimo del canal es de 1,75 MHz, siendo 10 MHz el ancho de banda por canal óptimo.

A pesar de que las bandas no licenciadas de 2,4 GHz y 5GHz están

disponibles, su uso dentro del área urbana podría estar limitado a pruebas debido a los riesgos de interferencias que podrían perjudicar los compromisos de calidad de servicio, cuando varios operadores concurran simultáneamente en la misma banda y localización. Por ello, las bandas licenciadas de 2,5 y 3,5 GHz serán las más comunes para las aplicaciones WiMax. La mayoría de los países han asignado espectro licenciado, generalmente a operadores alternativos.

El hecho de poder trabajar en bandas de frecuencia no licenciadas significa

que cualquiera podría utilizar esas mismas frecuencias para el despliegue, de servicios de comunicación inalámbricos. Así no se puede garantizar la no interferencia entre operadores, y que si un operador realiza una inversión, nadie le garantiza que otro operador pueda desplegar nueva infraestructura propiciando problemas de interferencia. Los operadores difícilmente apostarán por frecuencias no reguladas, sobretodo en zonas urbanas, en zonas rurales el riesgo de interferencias será mucho menor.

También existen tecnologías pre-wimax, en bandas de frecuencia de uso

libre, 5 GHz concretamente, que no necesitan licencia. Algunos fabricantes de tecnología prewimax son PROXIM y ALVARION.



4. Antenas. Características y tipos

La definición formal de una antena es la siguiente: “un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión (el cable o guía de onda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre”.

Este apartado se centrará en las antenas para su uso en tecnologías

inalámbricas de transmisión de datos.

4.1. Parámetros fundamentales de una antena

• Diagrama de radiación: Es la representación gráfica de las características de radiación de una antena.

Figura 3. Diagrama de radiación direccional

• Ancho de banda: Es el margen de frecuencias en el cual los parámetros de

la antena cumplen unas determinadas características. • Directividad: Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la

dirección de máxima radiación, a una cierta distancia r y la potencia total radiada dividida por el área de la esfera de radio r.

• Ganancia: Es la relación entre la Densidad de Potencia radiada en la dirección del máximo a una distancia r y la Potencia total entregada a la antena dividida por el área de una esfera de radio r.

• Impedancia de entrada: Es la impedancia de la antena en sus terminales.

Es la relación entre la tensión y la corriente de entrada. . • Anchura de haz: Es un parámetro de radiación, ligado al diagrama de

radiación. Se suele definir el ancho de haz a -3dB, que es el intervalo angular en el que la densidad de potencia radiada es superior a la mitad de la máxima.

• Polarización: Las antenas crean campos electromagnéticos radiados. Se define la polarización electromagnética en una determinada dirección, como la figura geométrica que traza el extremo del vector campo eléctrico a una cierta distancia de la antena, al variar el tiempo. La polarización puede ser lineal, circular y elíptica.



4.2. Tipos de antenas

Los antenas según el diagrama de radiación se dividen en 2 tipos:

• Ominidireccional: Transmite en todas las direcciones en el plano horizontal. Se emplean principalmente para acceso.

• Direccional: Transmiten en una dirección, con un ángulo más o menos abierto. Estas pueden ser de diferentes tipos, comentamos los más usados:

o Panel sectorial: Punto a multipunto o Parabólica: Punto a punto o Semi- parabólica o Panel direccional (Planares): Punto a punto o Yagui

Figura 4. Ejemplos de antenas

4.3. Antenas instalaciones WIFI

Wifi es una tecnología empleada normalmente para acceso de usuarios finales. Así que normalmente emplearán una ominidireccional, ya que lo que se pretende es que la señal llegue al mayor número de usuarios posible. Aunque en ocasiones especiales si se quiere obtener mayor ganancia, y en consecuencia alcance, se pueden emplear direccionales. Por ejemplo si pretendemos realizar una distribución de acceso por celdas (como GSM), utilizaríamos en cada nodo 3 antenas sectoriales de 120º.



Figura 5. Distribución de estaciones en base en celdas.

4.4. Antenas instalaciones WIMAX

Las antenas más comunmente empleadas en una nodo wimax, son las omnidireccionales o sectoriales para acceso y configuraciones punto-multipunto, y las planares para configuraciones punto a punto.

El cliente debe tener un kit de antena para recepción y transmisión de la

señal, con una buena relación de potencia frente a ruídos.

Figura 6. Tipos de antena según diagrama de radiación

En las siguientes figuras vemos distintos tipos de antenas wimax de cliente (CPE). De izquierda a derecha, antena exteriores, antena interiores, pcmcia wimax.



Figura 7. Dispositivos wimax

4.5. Smart antenas. La nueva generación.

Los operadores inalámbricos están explorando nuevas vías para maximizar

la eficiencia espectral de sus redes y mejorar el retorno de inversión. Las smart antenas parecen ser una de las mejores alternativas para lograr ese incremento de la capacidad.

Las smarts antenas proporcionan beneficios en términos de capacidad y

funcionamiento respecto a las antenas estándares, ya que pueden adaptar su patron de radiación para adecuarse a un tipo determinado de tráfico o a entornos difíciles.

Las smart antennas mejoran su rendimiento mediante la combinación de las

dimensiones espaciales de la antena con la dimensión temporal (throughput). Existen dos tipos básicos que son:

• Antenas de array en fase o multihaz: Pueden usar un número de haces fijos escogiendo el más adecuado o con un haz enfocado hacia la señal deseada que se mueve con ella.

• Array de antenas adaptativas: Utilizan multiples elementos de antena que gestionan la interferencia y ruido recogido con el objetivo de maximizar la recepción de la señal. El patrón del haz varía con el entorno del canal.

Por otro lado también está la diversidad, que es el uso de varios receptores

o técnicas de recepción de señales para aumentar la relación señal a ruido y tratar los problemas de pérdidas provocados por rebotes de señal asociados a entornos multitrayecto. Las técnicas de diversidad proporcionan dos ventajas principales:

• La primera es la fiabilidad, ya que es la solución óptima para entornos con canales multitrayecto, al tratar los efectos de los nulos que aparecen por las reflexiones. Así, diversos estudios afirman que se producen ganancias de diversidad del orden del 10 dB.

• La segunda es que la potencia media de señal recibida aumenta, con lo cual se produce una mejora respecto a los sistemas que no implementan este mecanismo." Un ejemplo lo podemos ver en las torretas de telefonías más antiguas, en

donde aunque claramente son trisectoriales, en cada sector tenemos más de una antena. Esto es debido a que se emplea diversidad espacial por sector.



Figura 8. Diversidad espacial en torreta

Una variedad de sistemas con diversidad son los sistemas MIMO, que

utilizan multiples antenas tanto para recibir como para transmitir. Una transmisión de datos a tasa elevada se divide en multiples tramas más reducidas. Cada una de ellas se modula y transmite a través de una antena diferente en un momento determinado, utilizando la misma frecuencia de canal que el resto de las antenas. Debido a las reflexiones por multitrayecto, en recepción la señal a la salida de cada antena es una combinación lineal de multiles tramas de datos transmitidas por cada una de las antenas en transmisión.

Figura 9. Dispositivo MIMO

A la hora de la elección de una antena es muy importante asegurarse que

sus características son las idóneas para la instalación. Así debemos tener en cuenta lo siguiente:

• Rango de frecuencias que empleará, ya que las antenas se diseñan para

rangos de frecuencia concretos. • Cobertura que se quiere ofrecer. Según este parámetro debemos elegir una

antena con la ganacia y la directividad adecuada. Para ello a priori se debe realizar un estudio teórico.

• Facilidad de instalación y orientación. Las antenas, sobretodo si son direccionales es necesario darle el ángulo de elevación y de acimuth (ángulo con respecto al norte geográfico) muy precisos. Por ello hay que comprobar la facilidad de regulación de estos ángulos.

• Conector que emplea. Para comprar los conectores adecuados para los cables coaxiales.

• Comprobar que la ROE (relación de onda estacionaria) que nos proporciona el fabricante, es aceptable en nuestra instalación. Además se deberían



realizar mediciones, para asegurarse que las antenas no tiene una ROE demasiado elevada. Una ROE elevada puede provocar daños en los equipos transmisores, además de empobrecer enormemente la potencia de transmisión.



5. Seguridad en redes inalámbricas

Una de las mayores preocupaciones en la redes inalámbricas de uso público, es la seguridad. Tecnologías como el wifi, nacieron sin tener en cuenta en demasía temas de seguridad, posteriormente fueron apareciendo diferentes estándares que solucionaron en parte problemas graves de seguridad. El estándar WiMAX está diseñado teniendo en cuenta las cuestiones relacionadas con la seguridad, y ofrece una protección más sólida mediante la encriptación basada en certificados.

5.1. Seguridad en wifi

Algunos de los parámetros más comunmente empleados en seguridad wifi son:

• El identificador SSID: es el nombre de la red WiFi que crea el punto de

acceso. Por defecto suele ser el nombre del fabricante ("3Com" o "Linksys"), pero se puede cambiar y poner el que se quiera.

• El canal: por lo general se usa el canal 6, pero si el vecino también tiene un punto de acceso en este canal habrá que cambiarlo para evitar interferencias. Puede ser un número entre 1 y 11.

• La clave WEP: si se utiliza WEP para cerrar la red WiFi, hay que indicar la contraseña que tendrá que introducirse en los ordenadores que se quieran conectar.

• WPA: Como en el caso anterior, si se emplea seguridad WPA hay que seleccionar una clave de acceso para poder conectarse a la red WiFi.

• WPA2: Mejora del anterior. Mejor seguridad wifi hasta el momento. • Cifrado de 128 bits: En WEP y WPA las comunicaciones se transmiten

cifradas para protegerlas. Esto quiere decir que los números y letras se cambian por otros mediante un factor. Sólo con la clave adecuada se puede recuperar la información. Cuanto más grande sea el factor de cifrado (más bits), tanto más difícil resulta romper la clave.

• TKIP: TKIP incluye mecanismos del estándar emergente 802.11i para mejorar el cifrado de datos inalámbricos. WPA tiene TKIP, que utiliza el mismo algoritmo que WEP, pero construye claves en una forma diferente. TKIP utiliza el RC4 para realizar el cifrado, que es lo mismo que el WEP. Sin embargo, una gran diferencia con el WEP es que el TKIP cambia las claves temporales cada 10.000 paquetes.

• AES: Advanced Encryption Standard (AES), también conocido como Rijndael, es un esquema de cifrado por bloques adoptado como un estándar de cifrado por el gobierno de los Estados Unidos. Y que posteriormente ha generalizado su uso.

La seguridad con WEP tiene algunos defectos, es muy vulnerable a ataques

externos. El modo de crackear una clave WEP es muy sencillo, y está al alcance de cualquiera. Tan sólo debes tener una tarjeta wifi con la posibilidad de cambiarla a modo promiscuo. De esta manera recibe todos los paquetes del medio. Una vez se capturan una cantidad suficiente de paquetes, existe software como aircrack, o kismet para romper la clave.

Lo que hace a WPA más seguro es que la clave se cambia automáticamente

cada cierto tiempo, y se actualiza en todos los equipos conectados. Hay un sistema que se encarga de distribuir las nuevas claves de forma segura llamado TKIP.



Además existen otros métodos para proteger una red inalámbrica. Son los siguientes:

• IPSEC: Protocolo para la creación de túneles VPN. • 802.1x: Permite la autenticación y autorización de usuarios. La

autenticación es realizada normalmente por un tercero, un servidor Radius. Un ejemplo de empleo de este estándar, son los portales cautivos de los hotspots. Los cuales te permiten conectarte al AP, pero necesitas autenticarte contra un radius, para poder navegar.

5.2. Seguridad en wimax

Al contrario de las tradicionales tecnologías WLAN, WiMax nace con una solución robusta en materia de seguridad. WiMax proporciona un nivel de control de acceso al medio (MAC) que utiliza un mecanismo de grant-request para autorizar el intercambio de datos. El mecanismo permite un mejor aprovechamiento del medio radioeléctrico, la utilización de antenas de menor tamaño, así como el control individual del tráfico de cada usuario. Esto simplifica el soporte de servicios que requieran comunicaciones en tiempo real o aplicaciones de comunicaciones de voz.

La seguridad ha sido uno de los mayores problemas encontrados por los

usuarios en las WLAN. Las versiones iniciales disponían de mecanismos de seguridad poco elaborados, y era relativamente sencillo que personas no autorizadas consiguieran el acceso a las redes. WiMax propone una serie de características muy completas en materia de seguridad:

• Autenticación de usuario en base a protocolo EAP (Extensible Authentication

Protocol). • Autenticación del terminal por intercambio de certificados digitales que

impiden la conexión de terminales no autorizados. • Cifrado de las comunicaciones utilizando algoritmos como el DES (Data

Encryption Standard) o el AES (Advanced Encryption Standard), mucho más robustos que el Wíreles Equivalent Privacy (WEP) utilizado inicialmente en las WLAN. Adicionalmente cada servicio es cifrado con la asociación especifica de clave pública/clave privada.



6. Fabricantes WIFI Y WIMAX

6.1. Principales Proveedores Wimax Proveedores

Base

Airspan Networks British Telecom Motorola Alcatel-Lucent Fujitsu Samsung Alvarion Intel Corporation Sprint Nextel Aperto Networks KDDI ZTE Corporation AT&T KT Corp.

Tabla 5. Proveedores base wimax Proveedores Principales

Accton Technology Corporation

Hitachi Kokusai Electric Inc. Proxim Wireless Corporation

acer Hitachi, Ltd. PureWave Networks Adaptix Huawei Technologies Quanta Computer Inc. Agilent Hulu Sweden AB RedDot Wireless Inc Airvana Iberbanda Redline Communications Alpha Networks IBM Corporation Redpine Signals Altair Semiconductor Ltd.

Industrial Technology Research Institute

Research in Motion Limited

Amicus Wireless Technology, Inc

Innowireless Runcom Technologies Ltd.

ApaceWave Technologies

Institute for Information Industry

Sagem Communication

ArrayComm Intracom Sanyo Electric Co., Ltd ASUSTek Computer INC.

Ixia Selex Communications

AT4 Wireless Japan Radio SEQUANS Communications Atmel Kyocera Siemens SPA Axxcelera Broadband Wireless

LG Electronics SK Telecom

BAE Systems LOGUS Broadband Wireless Solutions SK Telesys

Beceem M/A-COM, Inc. Softbank Mobile Corporation

BelAir Networks Marvell International Ltd. Solectek Corporation

Bell Canada MediaTek, Inc. SOMA Networks Bridgewater Systems

Mitsubishi Electric Spreadtrum Communications, Inc.

BRN Phoenix Inc. Modacom Inc. SR Telecom

Broadcom National Grid Wireless

Starent Networks

Cibernet Corporation

Navini STMicroelectronics

Cisco Systems NEC Telecis Wireless Clearwire Netgear Telecom Italia



Delta Networks, INC. NextWave Wireless Telsima

DesignArt Networks

Nippon Telegraph and Telephone

Toshiba America Research Inc. (TARI)

dmobile Nokia Tranzeo Wireless Technologies Inc.

E.T. Industries Nokia Siemens Networks

Tundra Semiconductor

eAccess Ltd. Nortel UTStarcom EADS Secure Networks

Oki Electric Industry Co., Ltd. Vecima Networks Inc.

EION Wireless PCTEL Walt Disney Company Elektrobit Corporation PicoChip Wavesat Inc.

Ericsson Pipex WiNetworks ETRI PMC-Sierra XRONet Corporation

FRC PointRed Telecom Pvt Ltd

Yozan

GCT Semiconductor, Inc.

POSDATA Z-Com

Gemtek Technology Co., Ltd.

Protei ZyXEL Communications Corp.

GS Teletech co., Ltd

Tabla 6. Proveedores principales wimax

6.2. Principales Proveedores Wifi Proveedores

Wifi

Adtec BenQ Dell Gigabyte Tech AIN Comm Best Data Delta Networks Gigafast AirLink Tech Blitzz DeMarc GlobalSun Tech Airvast Bluetake Digicom Gnet Alfa Bromax DrayTek Hawking Tech. Allied Telesyn Buffalo Dynalink Horizons Wireless Allnet CableFREE Eagletec HP Alloy Cameo Eazix IBM Alvarion Canyon Tech Edimax Intalk/Nokia Ambicom CC&C Elsa Intel Ambit Celestix Ellnet Interepoch Annubis Cisco/Aironet Enterasys Intermec Aopen Cnet Epox icom Apple Compaq Eumitcom Inventec Arcadyan Compex Eusso I-O Data Arescom Compu-Shack F=ma Networks IOGear Lantech Netgear Robanton 3Com LeArtery Netlux Roper 2Wire

LevelOne Network Everywhere Runtop TDK

LG NewMedia Samsung Tecom



LinkPro NextLink Sandisk Tekram Linksys Nokia Sceptre Teletronics

Longshine Nortel/E-mobility Senao/Engenius Tellus

Lucent/Agere Nova Technology Sitecom Thomson

Macromate OTC Wireless Sitecom Toko Macsense Ovislink SmallBig TopDek Meritline Panasonic SOHOWare Toplink C&C Micronet PheeNet Siemens-Gigaset Toplink C&C Microsoft Philips Siemens Speedstream TRENDware Microtik Phoebe Smart Bridges Troy Wireless

Minitar Planet Technology SMC Trust

MiLAN Planex Socket Comm. TwinMOS Wlinx Xircom Xterasys Yakumo Yamaha YDI Z-Com Zayetech

Zinwell Zoom Telephonics Zonet Zyxel-Zyair

Tabla 7. Principales proveedores wifi



7. Redes malladas (mesh). Un caso especial

Básicamente son redes con topología de infraestructura, pero que permiten unirse a la red a dispositivos que a pesar de estar fuera del rango de cobertura de los puntos de acceso están dentro del rango de cobertura de alguna tarjeta de red (TR) que directamente o indirectamente está dentro del rango de cobertura de un punto de acceso (PA).

Para que esto sea posible es necesario el contar con un protocolo de enrutamiento que permita transmitir la información hasta su destino con el mínimo número de saltos (Hops en inglés) o con un número que aún no siendo el mínimo sea suficientemente bueno. Es tolerante a fallos, pues la caída de un solo nodo no implica la caída de toda la red.

Antiguamente no se usaba la estructura de redes Mesh porque el cableado necesario para establecer la conexión entre todos los nodos era imposible de instalar y de mantener. Hoy en día con la aparición de las redes wireless este problema desaparece y nos permite disfrutar de sus grandes posibilidades y beneficios.

A modo de ejemplo podemos ver la estructura de una red inalámbrica Mesh formada por ocho nodos. Se puede ver que cada nodo establece una comunicación con todos los demás nodos.

Figura 10. Red mallada

El principal inconveniente de esta tecnología, como el de muchas. Es la falta

de un estándar aprobado. De esta manera cada fabricante, viendo que es un mercado muy atractivo, se adelanta a sacar su propia tecnología, antes de que la IEEE aprueve el estándar. Así nos podemos encontrar con el protocolo OMCP de proxim, o el AWPP de Cisco. En la actualidad la IEEE está trabajando en un estándar para redes mesh, es el grupo 802.11s, aunque ha publicado varios borradores aún no se ha aprobado el estándar.

7.1. Algunos fabricantes y equipos mesh

• HotPort Outdoor Wireless Mesh Nodes

Los nodos hotport de exteriores conectan inalámbricamente con otros nodos

hotport, tanto de interiores como de exteriores, para formar una red inalámbrica de



alto rendimiento. Los nodos son a prueba de agua, y están diseñados para soportan condiciones climáticas adversas.

� Estos nodos operan tanto en la banda de 2,4 GHz como en 5 GHz. � Incluyen 2 puertos fastethernet a prueba de agua. � Soportan el estándar 802.2af power over ethernet. � Están certificada para sus uso con una gran variedad de antenas de

ganancias altas. � Equipados con un sencillo y flexible sistema para montaje en muro. � Los hotport 3200 están disponibles en todos los países, mientras que

el hotpor serie 3600 equipado con una potencia de 400 mW, solamente en Estados Unidos.

Figura 11. Equipo mesh firetide

• Punto de acceso Cisco Aironet 1510

� Configuración dual de radio. 802.11a y 802.11b/g. � Optimización dinámica del tráfico entre nodos. � Equipo de configuración cero, muy fácil de instalar. � Soporta WPA2. � Emplea encriptación AES entre nodos para proporcionar seguridad punto

a punto. � Emplea el protocolo propietario de cisco AWPP (Adaptative Wireless Path

Protocol).

Figura 12. Punto de acceso mesh Cisco



• Equipo mesh orinoco proxim

� Operación simultánea en dos bandas 802.11g y 802.11a. � 802.11e para calidad de servicio. � 802.11x autenticación mutua. � Protocolo propietario de proxim para creación de redes mesh (OMCP).

Que permite crear redes malladas robustas, escogiendo siempre el camino más eficiente.

� Compatible con POE.

Figura 13. Orinoco wifi mesh Proxim



8. Aplicaciones inalámbricas. Presente y futuro

Las tecnologías inalámbricas están presentes en multitud de aspectos, en nuestra vida cotidiana, el móvil, los peajes en las autopistas las tarjetas de identificación. Los equipo inalámbrico han evolucionado mucho, sin embargo, el mayor empuje lo están dando tecnologías como wifi y wimax. Algunos de los ámbitos de aplicación y aplicaciones concretas de estas se comentan en los dos puntos siguientes.

8.1. Ambitos de aplicación de wifi

El wifi podemos considerarla una tecnología madura, con gran implantación en el mercado. Se emplea en diversos ámbitos, debido a que es una tecnología barata y de fácil implantación. Algunos de los ámbitos en donde se emplea son:

8.1.1. Wifi dentro del hogar

WiFi aparece en el hogar como una alternativa para el Home Networking, es decir su utilización permite la interconexión de diferentes dispositivos de forma inalámbrica bajo un mismo estándar y de una forma sencilla y económica.

Son muchos los fabricantes de dispositivos que integran en un único equipo Access Point WiFi + Modem ADSL/Cable + Router. De esta forma, la plataforma de “hogar digital” incorpora e incorporará WiFi como uno de los medios de interconexión de dispositivos en el hogar.

8.1.2. Redes ciudadanas

Este modelo trata de crear una oferta alternativa a Internet. Pretende

ofrecer internet al público a bajo precio. Es un modelo que se está implantando y se estudia implantar, en diferentes ciudades y pueblos españoles.

En Galicia tenemos experiencias cercanas, el caso de La Estrada y su red

wifi. A nivel estatal, Bilbao (www.wilbao.net) en breve se convertirá en la primera ciudad española con una cobertura wifi del 100%. Los proyectos en este dirección son excasos, y casi siempre tienen a la administración pública como proveedor de servicio; siendo el fin de esta la promoción de las tecnologías de la información.

8.1.3. Wifi en la LAN empresarial

WiFi aparece como una extensión inalámbrica de las Redes de Área Local en

las empresas. En la empresa, una solución de Office Networking basada en WiFi presenta ventajas e inconvenientes.

Las ventajas son claras:

• Movilidad de equipos • Ausencia de cableado • Libertad en los cambios organizativos • Acceso a la red independientemente del puesto de trabajo



Las desventajas hay que buscarlas en el mayor ancho de banda que nos puede dar una solución cableada, además de ofrecer menores retardos. La solución ideal, es una solución mixta Wifi y cableado. La implantación de wifi en las pymes ha crecido exponencialmente en los últimos años, hasta llegar a un punto en donde casi todas las pymes tienes soluciones wifi incorpordas a su lan.

Figura 14. Esquema típico de red wifi

8.1.4. Wifi en los hoteles

En el caso de los hoteles, WiFi aparece como un valor añadido que ofrecer a

sus clientes, pues posibilita la conexión a Internet inalámbrica desde las habitaciones y espacios comunes. Se trata de un servicio que cada día se incorpora más a la oferta hotelera, además puede ser decisivo a la hora de elegir hotel. El caso de profesionales que por motivos laborales, viajan mucho, una de las condiciones primordiales para la elección de los hoteles, es que tenga conexión wifi.

8.1.5. Wifi y la seguridad

Wifi permite la interconexión de dispositivos de seguridad tales como

cámaras de videovigilancia o sensores remotos.

8.1.6. Wifi para uníon de entornos(sedes, edificios, facultades, ...)

Otra posibilidad de wifi, es su capacidad para realizar enlaces entre diferentes entornos. Aunque es una teconlogía que está pensada para el acceso directo de usuarios. Existen dispositivos tipo bridge, capaces de realizar enlaces de larga distancia, aunque estos deben llevar incorporadas antenas direccionales de alta ganancia. Existen fabricantes especializados en la venta de soluciones wifi, para unir largas distancias, por ejemplo lobometrics.

8.1.7. Recintos portuarios y aeroportuarios

Este tipo de lugares son adecuados para la utilización de WiFi. En algunos de

estos entornos, las aplicaciones se orientan al despliegue de una red PWLAN, explotada por compañías. De todas formas se han desarrollado infraestructuras de uso interno para las diversas compañías que operan en estos lugares. Algunas aplicaciones:

• Carga de combustible



• Movimiento de contenedores

8.1.8. Comunidades wifi

Las comunidades WiFi, o redes ciudadanas en particular, tienen como

objetivo crear grandes zonas de acceso a la Red sin cables y de manera totalmente gratuita. Su punto de partida es la emisión de señal de Internet desde routers inalámbricos instalados en los domicilios de los usuarios. La teoría en que se basan estas comunidades es que juntando muchos focos emisores de banda ancha cercanos entre sí, se puede crear una amplia área inalámbrica.

A pesar de todo, por descuido o por generosidad, es normal encontrar

cientos de redes abiertas en las grandes ciudades, como Madrid o Barcelona, esta última con un lema que lo resume todo: "Una Red libre para todos". En el barrio madrileño de Lavapiés es especialmente activa Lavapieswireless, que se autodefine como "una red de ordenadores pública, no estatal, diseñada e implementada por una comunidad de vecinos y en construcción permanente". Gracias a esta red, el usuario puede conectarse gratuitamente a Internet con un portátil desde un buen número de plazas y locales del barrio. Como este hay muchos ejemplos.

Estras son algunas comunidades wireless:

• Alcorcón Wireless • Andalucía Wireless • Rioja Wireless • Canarias Wireless • Compostela Wireless • Córdoba Wireless • Elche Wireless • Euskal Wireless • Madrid Wireless • Málaga Wireless • Murcia Wireless • ParamoWifix • Pucela Wireless • RedLibre • Salamanca Wireless • Valencia Wireless

Las comunidades wireles no son un modelo de negocio al uso, ya que no

tienen afán de lucro. En cambio, hace pocos años ha comenzado una iniciativa empresarial, que pretende fundamentar un negocio en una comunidad wireless. La empresa en cuestión es FON(http://www.fon.com/es/).

La idea de FON, es muy sencilla, y se resume en lo siguiente. El usuario

posee de antemano una conexión a internet. Entonces compra un router wifi fon, y lo conecta a su conexión. Desde ese momento entra a formar parte de la comunidad fon, se le proporcionará un usuario, mediante el cual podrá conectarse a cualquier punto fon en el mundo. El negocio en este modelo, viene de la venta de equipos, publicidad, ... De todas formas no está muy claro su futuro, debido a la excasa cobertura que da un hotspot wifi desde el interior de una casa.



8.1.9. Wifi en el ámbito hospitalario

Debido a numerosos informes que han certificado la no interferencia de

equipos wifi, con los equipos médicos, la incorporación de la tecnología wifi a los hospitales ha crecido. Puede ser muy útil para facilitar la movilidad de algunos instrumentos. Lecturas de historiales clínicos a través de tablet-pc.

8.1.10. Wifi en la universidad

Es creciente la aparición de campus universitarios con cobertura WiFi. Esta

cobertura alcanza elementos comunes como cafeterías, bibliotecas, ciertas salas y laboratorios, así como zonas exteriores. En todas ellas los alumnos con PC portátil, PDA y otros terminales pueden acceder a prácticas, consultas, ejercicios, aplicaciones de e-learning etc. En definitiva, a las mismas aplicaciones a las que el alumno puede acceder desde una conexión cableada.

8.1.11. Wifi en los almacenes de distribución y grandes superficies

Dispositivos como las PDAs, o Tablet PCs, dotados de aplicaciones de

almacén, son elementos muy útiles a la hora de realizar la supervisión de stocks, seguimiento deinventarios, etc. La conectividad inalámbrica permite realizar cualquier operación de acceso a bases de datos, contabilidad, pedidos, facturación… desde cualquier punto del almacén y sin necesidad de ningún elemento de conexión vía cable.

8.1.12. Otros ámbitos

Además de las aplicaciones comentadas se pueden señalar otras como:

• Medios de pago: la nueva normativa europea exigirá que la utilización de las tarjetas de crédito/débito en restaurantes, cafeterías, almacenes, etc., se realice siempre en presencia del cliente. Es por esta razón por la que en breve los terminales punto de venta deberán de adoptar características de movilidad. Los equipos terminales punto de venta dotados de WiFi podrían ser un mercado de desarrollo a corto medio plazo. La competencia frente al uso de una alternativa ADSL/Cable y WiFi son los dispositivos móviles GPRS. El resultado final dependerá de la proactividad que desarrollen los operadores llamados “fijos”, frente a los llamados “móviles”, aunque son estos últimos los más proactivos en el desarrollo de nuevos servicios y aplicaciones.

• Distribución Multimedia: El despliegue de la banda ancha en comercios, restaurantes y, en general, espacios públicos, invita al desarrollo de aplicaciones donde existe una distribución de contenido multimedia, como publicidad, noticias, vide clips,.. WiFi es una alternativa para la conexión de estas pantallas y equipamiento multimedia a las redes de banda ancha.

• Transporte Público: Son realidad las aplicaciones de transporte público que incluyen estas aplicaciones, como el metro, autobús, etc. La conexión de trenes y autobuses a la red de contenidos se realiza utilizando WiFi.



8.2. Ambitos de aplicación de wimax

8.2.1. Ambito empresarial

Los primeros proyectos se realizaron en Estados Unidos, donde existe en

gran número de proveedores de equipamiento. Empleando infraestructuras de coste elevado y utilizando tecnologías avanzadas (OFDM, antenas inteligentes... para ofrecer comunicaciones alternativas a las cableadas. ArrayComm, Alvarion, IPWireless, Navini y Beamreach son ejemplos de este tipo de proveedores. Estos especialistas han venido trabajando con soluciones propietarias y actualmente reenfocan sus productos hacia WiMax.

En zonas urbanas WiMax permitirá la construcción de redes privadas inalámbricas a empresas con dos o más sedes. De esta forma será factible la realización de redes alternativas al alquiler de circuitos a operadoras tradicionales, a costes mucho más reducidos y con una mayor velocidad en el despliegue de la Red.

8.2.2. Usuarios residenciales y profesionales

Última milla al Hogar. WiMax puede ser empleado como una solución muy

competitiva en coste, frente al acceso xDSL y cable. Es plausible que a corto plazo se desarrollen dispositivos competitivos en precio que incorporen WiFi + WiMax, capaces de realizar una conexión con el exterior utilizando WiMax sin necesidad de antena exterior, y trabajando sin línea de visión directa. El dispositivo actuará, al mismo tiempo, como punto de acceso WiFi para los dispositivos cercanos dentro del hogar o de la oficina.

En general, el dispositivo de usuario será un dispositivo “Plug and Play” que permitirá la conexión a la Red de forma similar a los actuales modems DSL. En aquellas ocasiones en las que el usuario se encuentre lejos de la estación base requerirá la instalación de una antena exterior auto instalable que mejore la calidad de la comunicación. Dentro de entornos de buena cobertura no precisarán de esta antena exterior, bastará con una antena interior incorporada al dispositivo.

8.2.3. Comunicaciones nomádicas

Se denominan comunicaciones nomádicas a aquellas que permiten la

conexión a Internet en base a pausas en el camino y mientras nos encontremos dentro del área de cobertura de una estación base (hotspot). Las comunicaciones denominadas “portable Internet” implican la posibilidad de continuar con las sesiones de conexión iniciadas cuando nos movemos entre diferentes estacionesbase dando continuidad de conexión a lo largo de la Red. La nuevas generaciones de redes multiacceso (3G, WiFi, WiMax,DSL…) permitirán a los usuarios finales disfrutar de la mejor conexión permanente del momento y lugar, tanto desde el hogar como desde la oficina o en tránsito. WiMax aparece como una tecnología de acceso radio que complementa el concepto de solución de arquitectura de red global



8.2.4. Hotspots

Los Operadores de Hotspots WiFi necesitan para sus zonas WiFi conexiones

cableadas con los operadores tradicionales. WiMax puede permitir la creación de una Red de “backhaul” para los “hotspots” con la consiguiente reducción de costes. Existe la posibilidad de que WiMax “sobrepase” a WiFi , sustituyendo el servicio local WiFi por un servicio de ámbito metropolitano y por la aparición de “hotzones”, superando a los “hotspots”.

8.2.5. Regiones remotas

El mercado más rentable para los fabricantes de equipos de acceso

inalámbrico de banda ancha ha sido el de los países en vías de desarrollo, así como las áreas rurales de Estados Unidos, donde no existe infraestructura cableada o celular (móvil). En estos lugares no existe alternativa a la utilización de acceso vía satélite, que tiene importantes limitaciones en cuanto a ancho de banda y a velocidad en el sentido ascendente, y también alta latencia. Una combinación de Satélite + Wimax puede resultar una alternativa a considerar en este tipo de aplicaciones.

8.2.6. Zonas rurales

WiMax permitirá la cobertura de banda ancha en zonas rurales, donde la

dispersión de la población y las dificultades en el despliegue de infraestructura cableada hacen que actualmente los operadores no encuentren una rentabilidad suficiente que justifique la inversión con medios tradicionales. La aplicación de WiMax se centrará en el mercado residencial y servicios de acceso a Internet y de comunicaciones de voz. Los operadores (fijos y móviles) tendrán a su alcance una tecnología alternativa para ofrecer acceso inalámbrico en banda ancha.

8.2.7. Aplicaciones para países en vías de desarrollo

Su aplicación principal estará en áreas urbanas y suburbanas, con foco tanto

en el mercado residencial como de empresas. La baja penetración de las infraestructuras cableadas, así como la baja calidad de las líneas de comunicaciones analógicas, hacen difícil el despliegue masivo de tecnologías de banda ancha como el ADSL. La posibilidad de despliegue de servicios de acceso a Internet y comunicaciones vocales en base a tecnologías inalámbricas de banda ancha, hará que WiMax desplace a tecnologías alternativas de WLL (Wireless Local Loop) de banda estrecha. WiMax tratará inicialmente de proporcionar servicios de comunicación vocal por IP en áreas suburbanas y urbanas de países en desarrollo.



9. Operadores de redes inalámbricas wifi o wimax

Uno de los oportunidades más atractivas en el mercado inalámbrico, es la de convertirse en operador inalámbrico, de tecnologías como wifi o wimax en un futuro muy próximo.

Aunque a día de hoy, no existen demasiados casos de operadores wifi o wimax en frecuencia sin licencia (sobretodo municipios, como La Estrada). Con la aprobación de los estándares wimax, y el apoyo de los fabricantes a esta tecnología, seguro que en los próximos años aparecerán más.

Antes de nada, para ser operador wifi se debe solicitar a la CMT una

autorización o licencia para estas prácticas. Además se debe cobrar por el servicio de internet a través de wifi. Ya existen ayuntamientos expedientados, como el de Ponteareas y Atarfe (Granada), por ofrecer servicios de internet gratis. Así la CMT advierte de que el artículo 8.4 de la nueva Ley General de Telecomunicaciones le da potestad para imponer a los operadores públicos "condiciones especiales" cuando su actuación ponga en peligro el mantenimiento de la competencia efectiva, ya que cualquier empresa privada no puede competir contra la administración pública en cuestión de ROI (retorno de la inversión), si la primera no busca beneficios económicos.

La realización de un proyecto inalámbrica a una escala media, desde el punto de vista técnico, se puede dividir en dos partes fundamentales:

• Planificación radio. • Planificación de sistemas y comunicaciones.

9.1. Fases del proyecto inalámbrico

La gestión de un proyecto de red inalámbrica es un proceso complejo, que va más allá de los temas que se mencionan en este apartado. Sólo se pretende enumerar, y dar unas pequeñas pinceladas de los procesos de diseño, trabajo de campo, instalación, gestión y monitorización, para nada se entra en detalles.

Tanto si se montan redes inalámbricas en exteriores bajo tecnologías wifi, prewimax o wimax, se debe tener en cuenta entre otros los puntos descritos a continuación.

9.1.1. Gestiones preliminares

En caso de que la tecnología empleada use frecuencias con licencia. Habría

que ponerse en contacto con la CMT, para darse de alta como operador en dichas frecuencias. Si se emplea bandas de frecuencia sin licencia, no haría falta. En caso de que solamente se quisiera hacer pruebas temporalmente, también habría que solicitar un permiso a la CMT.

9.1.2. Estudio de campo previo detallado y diseño de red.

Antes de comenzar el proyecto, se debe conocer el terreno sobre el que se

desplegará una red. Para ello además de la visita obligada al terreno, es de gran ayuda contar con el software adecuado para realizar la planificaciones de la red coberturas, emplazamientos, angúlos de elevación y azimuth, ....



En el mercado hoy en día existen múltiples programas para realizar esta tarea. Se puede destacar, radiomobile (http://www.cplus.org/rmw/english1.html), simplemente por el hecho que es software de uso libre. Aunque existen software propietarios mucho más potentes.

Figura 15. Imágenes radiomobile

Este software proporciona una gran ayuda a la hora de calcular radioenlaces entre distintos puntos. Cuantos más exactos sean los datos que introduzcamos; tales como longitud del cable, ganancia de la antena, potencia de tx del equipo, ... más fiables serán los cálculos. Para el diseño de la red, además tenemos que concretar que tecnologías usaremos y que equipamiento radio. Dentro del wifi y wimax, existen múltiples opciones. Así para realizar troncales es mucho más adecuado emplear tecnología prewimax que wifi. Para el acceso, habría que estudiar el estándar a emplear. Si por ejemplo se escoge wifi, se tendría que elegir entre estándar 802.11b o 802.11g, ya que un estándar tiene más alcance frente a otro que tiene mayor throughput.

9.1.3. Elección y gestión de emplazamientos.

Una vez hemos hecho un estudio concienzudo de posibles situaciones ideales

para la colocación de los distintos nodos. Se pasaría a un segundo paso, en este deberemos escoger la ubicación exacta en donde se colocarán. Se debe elegir entre infraestrucutras existentes (Ej. postes ya colocados), o infraestrucutras propias (Ej. postes propios).

También hay que tener en cuenta la gestión de permisos. En entorno urbanos sobretodo, una de las barreras principales para implementar una red inalámbrica, es la gestión de permisos de colocación de antenas. Por ello, es muy importante esta gestión previa antes de la implantación física de la red.

9.1.4. La instalación eléctrica en los nodos.

Uno de los inconvenientes principales a la hora de la elección de un

emplazamiento (sobre todo en entornos rurales), es la alimentación. Se debe tener completamente claro como llevar la alimentación hastas los equipos. En lugares en donde no existe tendido eléctrico, pero son lugares privilegiados estratégicamente



(por ejemplo una montaña), se podría estudiar la posibilidad de implantar soluciones alternativas con baterías y placas solares.

Una vez tenemos la alimentación, en la ubicación esta se debe llevar desde el cuadro, hasta los equipos. Hoy en día la mayoría de los equipos tienen conectores ethernet compatibles con POE. Por lo que se podría llevar mediante un cable ethernet ftp hasta el mismo. De no ser así los cables de alimentación deben ir convenientemente protegidos.

En la mayoría de las instalaciones de un nodo inalámbrico, no tendremos una toma de tierra. La toma de tierra es imprescindible en este tipo de instalaciones. Por dos motivos fundamentalmente:

• Protección de los equipos: Todos los equipos inalámbricos de exteriores llevan incorporada (o al menos deberían) una pestaña para conectar la tierra. Si el equipo es de interiores, y se conecta a una antena a traves de un coaxial, debe colocarse un descargador de gas, y a este se conectará la tierra. La tierra en ambos casos protegerá al equipo ante corrientes estáticas residuales que puedan afectar a la electrónica. No protegerá en cambio, ante caída de rayos, para lo cuál debería colocarse un pararayos y una tierra independiente.

• Protección personal: La existencia de una tierra es una medida de seguridad adicional, ya que si en el cuadro tenemos un diferencial instalado, ante cualquier posible derivación de corriente a una persona saltará, evitando males mayores. Las tierras en estos casos se realizarán mediante piquetas, se deberá realizar un cálculo previo de la piqueta a colocar, según la instalación y el terreno. La instalación de las tierras es un factor crítico, se debe ser minucioso en su instalación. Una tierra mal instalada puede provocar accidentes graves.

9.1.5. Diseño de la infraestructura de un nodo inalámbrico.

El diseño de un nodo, dependiendo de los equipos que se van a colocar

puede llegar a ser un asunto complejo. Se debe tener en cuenta que aunque las antenas, o incluso determinados equipos de exteriores no necesitan protección contra las condiciones ambientales, puede existir hardware del nodo (switches, routers, puntos de acceso de interiores,...) que no es posible exponerlo al exterior.

Si en nuestro nodo tenemos equipos de interiores, se debera diseñar un

habitáculo (el caso de las operadoras de telefonía), o una caja estanca (para nodos mucho más simples), para resguardar a los equipos de humedades, temperaturas altas o bajas , etc...

En la figura 16 vemos una posible instalación tipo para un nodo wifi. Mientras que las antenas se encuentran situadas en el exterior, los equipos activos, un bridge y un punto de acceso, seguramente se encuentran en el interior de la caja estanca.



Figura 16. Instalación nodo wifi tipico.

Cómo se puede observar, el cable coaxial que va desde el punto de acceso hasta la antena, es muy corto. Esto no es por casualidad, disminuye la atenuación de la señal. Es uno de los factores fundamentales que se deben tener en cuenta en la etapa de diseño de la red. Uno de los problemas con que uno se encuentra en la implantación de nodos inalámbrico, es que aunque la señal de tx del nodo es buena y el radio de cobertura también, los usuarios finales, normalmente tienen kits inalámbricos de baja potencia o poco direccionales, así la señal no llega con una relación señal ruido suficiente. Consecuentemente la tx /rx de datos no es posible.

9.1.6. Comprobaciones y mediciones en cada nodo.

Una vez se ha montado el nodo, se deben realizar comprobaciones básicas a

nivel de transmisión de señal. Para ello se deben disponer de los equpos de medición adecuados. Estos equipos deben medir pérdidas de atenuación en cables, pérdidas de retorno y ROE’s de antenas. Son mediciones muy importantes a la hora de optimizar el funcionamiento del nodo inalámbrico.

En el mercado existen equipos para realizar estas medidas, como Anritsu o rohde-schwarz, aunque con unos precios no muy competitivos.

Figura 17. Equipos de medición

9.1.7. Análisis real de coberturas.

Uno de los últimas fases es el análisis real de coberturas. Inicialmente se

debería haber diseñado la red y planificado coberturas con la ayuda de un software. Lo que se debe realizar en esta fase es la captura de información real, para conformar un mapa de coberturas.



Por ejemplo, para realizar un mapa de coberturas real en una red wifi de acceso, podríamos emplear el software y hardware siguiente:

• Hardware: Un portátil, un receptor GPS, un cliente wifi. • Software: Netstumbler, GPSvisualizer.

El proceso sería muy sencillo, se irían recorriendo los lugares a monitorizar, con el portátil conectado a la red wifi. En el portátil estaría lanzado el netstumbler, y el receptor gps iría correlando los datos de potencia rx (dBm) y SNR con la posición geográfica de los mismos (se debe configurar el netstumbler para que recoja los datos del GPS).

Una vez obtenemos esos datos se vuelcan en la página de gpsvisualizer (http://www.gpsvisualizer.com/map?form=wifi). Aquí se podrán configurar diferentes opciones, para obtener mapas de cobertras, situaciones aproximadas de señales de puntos de acceso,...

Figura 18. Imágenes GPSVisualizer

9.2. Proyecto de una red inalámbrica. El hardware y software necesario

El software necesario para gestión y control de la red:

• Software de provisión: Es el software encargado de dar de alta a los usuario en una base de datos.

• Software AAA: Son el acrónimo de “authentication, authorization y accounting”. La autenticación confirma que el usuario es un usuario válido del sistema. La autorización se refiere a la capacidad del sistema, para dar permisos a diferentes servicios, a horas distintas y con distintas calidades de servicio, y por el úlitmo el accounting se encarga de recopilar toda la información de accesos de cada usuario. Para que pueda ser utilizada para diversas tareas, cómo la facturación.

• Software de billing: El software billing, se encarga de todo lo relacionado con la tarificación, pudiendo parametrizar esta, en función de tiempo,



volumen de datos, etc. Tanto el software de provisión, software AAA como el de billing debe integrarse para que trabajen con la misma base de datos.

• Software CRM: Es un sistema informático de apoyo a la gestión de las relaciones con los clientes, a la venta y al marketing. Con este significado CRM se refiere al Data warehouse con la información de la gestión de ventas, y de los clientes de la empresa.

• Sistemas de monitorización: Es necesario un software que monitorice continuamente una serie de parámetros del sistema. Esta monitorización la realiza mediante protocolo SNMP. En el mercado existe software como: MRTG, CAT, Netcool, HP Openview,...

• Sistema de alertas: Además de monitorizar una red tomando datos, es imprescindible que un programa genere alertas a partir de unos parámetros que nosotros definamos. Por ejemplo Nagios.

• Software WIDS: Wireless intrusion detection system. Este sistema detecta rogue point access, es decir puntos de acceso intrusos. Esta puede ser un appliance (hw y sw integrado) o una distribución sw.

Cisco ofrece una solución sw que integra tareas como planificación,

configuración, monitorización(incluye WIDS) y gestión en general de la red wifi. El sw es el Wireless Control System (WCS). Sin embargo este software necesita equipos cisco, denominados Aironet Lightweight Access Points.

Figura 19. Captura WCS

En el mercado existe soluciones software que integran en un sólo producto el software de provisión, AAA y billing. Algunas de estas soluciones son:

• Alepo: Esta solución integra un servidor radius, billing en tiempo real, módulo prepago con tarjeta de crédito, administración web, roaming con soporte billing, crm integrado, y servidor radius.

Figura 20. Arquitectura Alepo



• Rodopi: Es una solución hosting, donde los servidores AAA, provisión, billing,... se encuentra alojados en maquinas del proveedor del hosting.

• Wificom: Tiene productos como SAB Server, el cual integra billing, con la capacidad de creación de varios planes de tarificación y otras funcionalidades adicionales.

El hardware necesario para gestión y control de la red:

• Firewall perimetral y/o interno. Checkpoint,fortinet,... • Hardware routing y switching. • Controladoras de acceso wireless. • Hardware radio: Puntos de acceso, bridges, hotspots, controladoras de

acceso wireless, nodos mesh, hw prewimax, hw wimax, equipamiento hw radioenlaces.

• Material adicional: Entre los muchos items necesarios se pueden destacar en la parte radio. Cables coaxiales, antenas, latiguillos, cajas estancas, descargadores de gas, ...

• Servidores necesarios, dimensionados según necesidades. Se debe tener en cuenta memoria ram, disco duro, procesadores. Si debe ser dedicado o no, enracable o no,.... Dell poweredge, supermicro, hp proliant son algunos de los proveedores.

Existen equipo mucho más críticos que otros, se deben identificar y colocar

estos en alta disponibilidad. Así deberían estar en alta disponibilidad los routers de salida de la DMZ, al igual que los switches. Los servidores al menos deben tener dos tarjetas de red, y cada una de estas debe estar conectada a un switch diferente, y cada switch a un router diferente,... En definitiva en el proceso de definición del proyecto, se debe analizar que equipos deben ir replicados en la arquitectura, para que esta sea lo más robusta posible ante cualquier fallo.

Otro factor importante en el diseño de la arquitectura, son las máquinas o servidores, y sobretodo que software irá en cada máquina. Por ejemplo, un error de concepto sería introducir en el mismo servidor el software de alertas (Nagios), y el servidor radius. Estos son servicio totalmente diferentes, ya que mientras uno (Nagios) da un servicio de control de alarmas no crítico, radius es el encargado de autenticar a los usuarios en la red, y por lo tanto es un servicio crítico.



Figura 21. Una posible arquitectura de red de gestión y control para un WISP



10. Algunos equipos wifi y wimax

Algunos ejemplos de equipos que integran wifi o wimax en su hardware.

10.1. Equipamiento wifi

• Punto de acceso linksys

� Cumple con el estándar IEEE 802.11n draft, además es compatible con los dispositivos 802.11bg.

� Compatible con IEEE 802.11af, o alimentación a través de ethernet, POE. � Tecnología MIMO, uso de múltiples antenas para crear una señal más

robusta. � Soporte a WMM, provisión de QoS mejorado para mejorar la transmisión

de voz y vídeo.

Figura 22. Equipo wifi mimo



• Adaptador pci wifi 802.11n draft linksys

� Red Wireless-N (borrador 802.11n) de alta velocidad para el ordenador de escritorio.

� La tecnología MIMO utiliza varias radios para crear una señal potente que se desplaza a una distancia hasta 4 veces superior y reduce los puntos muertos.

� Hasta 12 veces más rápido que Wireless-G; compatible con redes Wireless-G y Wireless-B.

� Seguridad inalámbrica avanzada con encriptación de hasta 256 bits.

• Antena sectorial 2,4 Ghz Doradus

� Ganancia: 12 dBi � Angulo de apertura horizontal y vertical:120º x15º � ROE:1,4 – 1 � Ancho de banda: 2,4-2,485 Ghz.

Figura 23.Tarjeta PCI wifi mimo

Figura 24. Diagrama de radiación y antena sectorial wifi



• Teléfono VOIP inalámbrico Linksys

� Realiza llamadas voip a través de hotspots. � Facilidad de configuración. � Interfaz de usuario intuitivo � Compatibilidad con estándar 802.11g.

Figura 25. Teléfono inalámbrico VOIP

10.2. Equipamiento prewimax

• Tsunami MP.11 5054-SUR

� Equipo suscritor de una estación base BSUR, prewimax. � Operación en bandas 5250 – 5850 MHz. � Antena integrada 23 dBi. � Potencia de salida 16 dBm. � POE integrado. � Hasta 22 Mbps de throughput, 33 Mbps en modo turbo. � Una estación base BSUR admite hasta 250 SUR.

Figura 26. Estación suscriptora prewimax



10.3. Equipamiento wimax

• Walkair 1000 alvarion

� Es una solución wimax punto-multipunto. � Conecta a las antenas sucriptoras en un radio de 10 km en los 360º. � Rango de frecuencias: 3,5-10 GHz. � Cada unidad soporta más de 3 interfaces de telecomunicaciones: PRI,

lineas alquiladas, FR, IP, POTS.

• BreezeACCESS SU-M

� Es una solución wimax con movilidad. � Rangos de frecuencia: 2.400-2.4835 GHz, 902-928 MHz � Potencia de salida 25 dBm. � Se puede utilizar en entornos NLOS. Empleando el espectro en los 900

MHz.

Figura 27. Estación base wimax

Figura 28. Equipo wimax móvil



11. Convivencia actual de las tecnologías inalámbricas

Aunque el presente documento se centra principalmente en la tecnologías inalámbricas wifi y wimax, en el mercado existen otras como GPRS, 3G, HSDPA, HSUPA y Mobile-Fi (802.20).

11.1. Wifi y wimax. Competencia o complementariedad

Es natural preguntar si 802.16 sustituirá o competirá con 802.11. Actualmente ya se han aprobado estándares para la comunicaciones mediante wimax en movilidad, wimax también se ha desarrollado para entorno sin visión directa NLOS. Es barato y fácil de instalar.

Hay una variedad de arquitecturas de red que pueden ser puestas en práctica usando 802.16. La tecnología simplemente podría unir(conectar) recintos universitarios el uno con el otro(troncales, distribución) o también podría trabajar directamente con el usuario final (acceso), quizás substituyendo la parte troncal de una red de campus.

Las dos normas tienen algunas diferencias importantes. 802.11 tiene amplios canales de 20 MHz y está diseñada para dar servicio a unas decenas de usuarios sobre un radio relativamente pequeño de 100-300 metros. La tecnología wimax permite al operador controlar el ancho de banda de canal, y está diseñada para soportar miles de usuarios simultáneos sobre un radio de 50 kilómetros.

El throughput de 802.16 es más alto que él de 802.11. Además, 802.16 ofertas una variedad de opciones QoS, mientras 802.11 emplea sólo servicio best-effort (con la adición de prioridades, como en 802.11e). A causa de estas opciones, 802.16 requiere más configuración para manejar a los usuarios y los servicios que ellos reciben. El hecho que 802.16 suporte tecnologías de red mallada, mientras 802.11 no lo hace puede ser más significativo, considerando el amplio radio de cobertura ofrecida por una estación base wimax.

Hoy en día la tecnología wimax, aún no se emplea masivamente, aunque existe soluciones en el mercado. El motivo puede ser que hay millones de tarjetas NIC 802.11 vendidas hoy, además hay muchas instalaciones wifi. Esto proporciona una falta de inercia hacia cualquier cambio de 802.11 a 802.16. Para que el péndulo se balancee en la dirección de wimax, deben haber ventajas significativas e irresistibles para empresas y usuarios individuales para hacer el cambio.

Mostramos algunas diferencias conforme entre tecnologías conforme a:

• Escalabilidad

• 802.11 o Ancho de banda de canal fijo, 20 MHz. o Diseñado para soportar unas decenas de usuarios.

• 802.16 o Ancho de banda flexible, desde 1,5 MHz hasta 20 MHz. o Reutilización de frecuencias. o En ancho de banda lo puede escoger el operador. o Diseñado para operar con miles de usuarios.



• Quality Of Service (QoS) • 802.11

o 802.11e se ha estandarizado recientemente, permitiendo establecer prioridades a los paquetes, controlando de esta manera la calidad del servicio.

• 802.16 o QoS diseñada para voz y vídeo. o Soporta diferentes niveles de servicio. o Centrally-enforced QoS

• Cobertura • 802.11

o Optimizado para radios de hasta 100 metros. o Para mayor cobertura, introducir más puntos de acceso y antenas

de mayor ganancia. o Diseñada para tratar retardos multitrayecto de hasta 0,8

µsegundos • 802.16

o Optimizado para celdad de hasta 10 Km. o Alcance de hasta 50 Km. o No existe el problema de nodos ocultos (interferencias). o Diseñada para tolera grandes retardos multitrayecto por

reflexiones de señales. Superiores a 10 µsegundos. • Otras consideraciones

• 802.11

o Pensado en sus origenes para interiores. o No hay un soporte de tecnología mesh. No hay un estándar

todavía. • 802.16

o Creado para exteriores en contextos LOS y NLOS (con y sin visión directa).

o El estándar soporta filosofías mesh, de redes malladas. o El estándar soporta técnicas avanzadas de antenas (Smart

antenas).

11.2. 3G vs HSDPA

Este enfrentamiento entre tecnologías claramente tiene un ganador, y son las tecnologías HSDPA y HSUPA. Estas superan con crecen los rendimientos que podremos conseguir con una tarjeta 3G.

3G HSDPA (3.5G)

Downstream 384 Kbps 3,6 Mbps Upstream 53 Kbps 384 Kbps Tabla 8. Throughput 3G y HSDPA (Límites en España a fecha Junio 2007).



Vodafone ya ha sacado al mercado productos HSDPA, como su modem usb huawei E.220. Movistar vende también tarjetas pcmcia con tecnología HSDPA (3,5G), y ha establecido acuerdos con algunos proveedores, para integrar tecnología HSDPA en portátiles.

Figura 29. Equipos HSDPA (3.5G)

11.3. 3G vs WIMAX

Ahora mismo la solución de transmisión de datos en banda ancha en movilidad más introducida en el mercado, es 3G, y tecnologías relacionadas que mejoran el rendimiento, las llamadas 3.5G HSDPA, HSUPA.

Una de las discusiones más complicada e inútiles hoy, es la discusión entre las redes de 3G y WiMAX para determinar cual es más barata o cara de implementar. Pyramid Research lanzaba un análisis en el que evaluaba los precios del espectro pagado por los operadores móviles por sus licencias 3G y el precio pagado por las operadoras que tienen espectro WiMAX principalmente en 3,5 GHz. Esta comparación basada únicamente en los precios nominales pagados por las licencias distorsiona las realidades del mercado en cada momento de su evolución.

Realizar este ejercicio de precios entre tecnologías es muy difícil de realizar pues en cada mercado las circunstancias varían considerablemente impactando en el precio total de una instalación. Hay mercados, como los europeos donde las subastas de 3G fueron una sangría. Sin embargo, en Estados Unidos y Latinoamérica, por ejemplo, se pretende implementar la 3G en bandas existentes–siempre y cuando lo permita la regulación existente. Hoy tener espectro para lanzar WiMAX móvil es tener un activo semi paralizado o estar a expensas de un sólo proveedor pues ni hay interoperabilidad para un ambiente multi vendedor, como sí ocurre en la 3G, ni hay dispositivos en abundancia a precios competitivos. Por lo que la cuestión no es cual de las dos es más cara o barata de implementar, sino en el modelo de negocio del operador y que tecnología se ajusta más para poder alcanzar los objetivos comerciales. El resto, son discusiones que nos entretienen mucho pero no conducen a nada tangible.

Fabricantes como Motorola creen en la interoperabilidad y convivencia, entre 3G y WIMAX. Ya que según ellos:

“WiMAX móvil es una gran tecnología que permite llevar el Internet a las manos de los usuarios en cualquier lugar. En algunas regiones donde 3G aún no está desarrollada, es un atajo a una tecnología que ofrece mayores prestaciones y servicios a partir de mayor ancho de banda”.

Sin embargo, aunque puede ser un paso intermedio, wimax muy probablemente sustituirá a 3G. Debido a las mayores prestaciones (mayor



velocidad y menores retardos entre otras), y a la mejor integración con internet, ya que wimax está diseñada para transmisión de paquetes.

11.4. GSM vs WIMAX

Es evidente que esta comparativa hay que matizarla, ya que son tecnologías muy diferentes. Sin embargo una ofrece y otra ofrecerá, un servicio en común, la telefonía móvil. Mientras GSM ofrece un sistema de multiplexación por división en el tiempo. Wimax ofrecerá telefonía IP.

En principio el salto es enorme, pero se está produciendo. La telefonía IP ha crecido los últimos años de manera espectacular. Entonces, ¿Por qué no se apuesta por esta tecnología en servicios móviles?. Los motivos son puramente económicos, existe una infraestrucutra enorme de tecnología GSM, y a corto medio plazo no será viable económicamente, la sustitución. Pero casi con total seguridad, tanto VOIP vía wimax, como GSM, convivirán bastantes años.

De todas maneras ya existe una batalla que enfrenta a la industria celular con el mercado WIMAX. La GSM Association ha llamado la atención a la comisión europea para que no levante la actual restricción de la reserva de espectro a una tecnología concreta que la industria vinculada a WIMAX, ha solicitado.

La disputa es por el espectro de 2.5 Ghz, la cual ha sido asignada a los operadores para la ampliación de servicios 3G

Figura 30. GSM vs WIMAX

11.5. MOBILE-FI vs WIMAX móvil o 802.20 vs 802.16e

El grupo 802.20 comenzó a trabajar como una variación de 802.16 (wimax fijo). Según iba progresando el trabajo, los miembros de 802.16 decidieron que en el futuro el estándar debería ser capaz de soportar también acceso móvil y portátil. Sin embargo, algunos de ellos consideraron que no era conveniente construir la funcionalidad de movilidad sobre un estándar originalmente creado para aplicaciones de acceso fijo.

Por ello, optaron por separarse del grupo para crear 802.20, un estándar inalámbrico de banda ancha móvil

Por otra parte, el proceso para completar el estándar 802.20, que también competiría con normas celulares en desarrollo, como HSDPA, se encontraba ya bastante retrasado respecto del de su competidor 802.16 cuando se disolvió el grupo. La especificación para una versión fija de 802.16 ya ha finalizado y se están lanzando productos basados en ella. La versión móvil fue ratificada a finales del año pasado.



A pesar de que estándar 802.16e le ha tomado la delantera al 802.20; en cuestiones de movilidad 802.20, da mejores prestaciones, ya que es capaz de ofrecer más de 1Mbps de downstream, para móviles con velocidades que lleguen hasta los 250 Km/h. Mientras que con wimax mobile, el móvil no puede superar los 120 Km/h.

802.16e 802.20 Velocidad máxima con servicio Hasta 120 Km/h Hasta 250 Km/h

Tabla 9. Velocidades máximas de estándares con movilidad



12. Bibliografía

• Wimax. Aplicaciones y perspectiva. Ceditec • Las tecnologías wifi: Aplicaciones, modelos de negocio y tendencias • Normativa PIRE. Comisión del mercado de las telecomunicaciones (CMT). • Wimax: la revolución inalámbrica. Estado del arte de la tecnología. Quobis

Networks. • Wifi. Aplicaciones, modelos de negocio y tendencias. • Dispositivos portátiles. Usabilidad. • Cisco wireless LAN course. • Cisco Unified wireless network. • Understanding wireless security. • Wireless hacking. The invisible network.

13. Otras Referencias

• Observatorio Tecnológico: http://observatorio.cnice.mec.es • Wimax Forum: http://www.wimaxforum.org • Wimax Rural: http://www.wimax-rural.us/antenas_2-4ghz.html • Quobis: http://www.quobis.com • Blog Wimax: http://blogwimax.com/

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