Escuela Politécnica Nacional
Wi r el es s & WireLAN Programa Superior
Ing. Jofre Guevara A.
Contenido
Estándares inalámbricos Topologí as as y protocolos inalámbricos Instalación y configuración de access points Tipos de antenas y su instalación Instalación y configuración de tarjetas de red Interconexión wireLAN
Es t án Est dare da nal nda nd ares r es i na n al ámbricos
IEEE 802.11 IEEE 802.11b IEEE 802.11g IEEE 802.11a IEEE 802.15 HiperLAN HomeRF
IEEE 802.11
Las velocidades de transmisión son de 1 Mbps y 2 Mbps Trabaja a la frecuencia de 2.4 GHz Permite una comunicación por tres medios: • Infrarojo (IR - Infrared) • Secuencia directa (DSSS - Direct Secuence Spread Espectrum) • Salto de frecuencia (FHSS – Frecuency Holding Spread Spectrum)
Comunicaci ó n infrarroja
Comunicaci ó n espectro ensanchado como difusi ó n
Comunicaci ó n espectro ensanchado en enlace
IEEE 802.11b
Velocidades de 1, 2, 5.5 y 11 Mbps Trabaja a la frecuencia de 2.4 GHz Es completamente compatible con IEEE 802.11 Es el estándar más utilizado y la interoperabilidad entre equipos y dispositivos se certifica a través de Wireless Fidelity (Wi-Fi)
IEEE 802.11g
Velocidades de hasta 54 Mbps Trabaja a la frecuencia de 2.4 GHz Es completamente compatible con IEEE 802.11 y con IEEE 802.11b Es el estándar más actualizado y los nuevos equipos inalámbricos cumplen ya con este estándar
IEEE 802.11a
Velocidades de 6, 9, 12, 18, 24, 36 y 54 Mbps Trabaja a la frecuencia de 5 GHz, por lo que su interoperabilidad se conoce como Wi-Fi 5 Utiliza un modo de comunicación diferente a la del estándar IEEE 802.11 por lo que no son compatibles entre ellos
IEEE 802.15 (Bluetooth )
Velocidad de 1 Mbps originalmente y 2.1 en la última modificación del estándar Trabaja a la frecuencia de 2.4 GHz No es completamente compatible con IEEE 802.11 y por trabajar en la misma frecuencia, incluso puede generar interferencia Su uso está orientado a conectar perif éricos
HiperLAN
Tiene dos versiones • En la Primera la velocidad es de hasta 20 Mbps y trabaja a 5 GHz • En la Segunda la velocidad llega a 54 Mbps y trabaja a 5.2 Ghz y puede ofrecer interacción con sistemas de telefoní a celular de Tercera Generación (3G)
En un estándar muy utilizado en Europa
HomeRF Swap
La velocidad es de hasta 2 Mbps Trabaja en la frecuencia de 2.4 GHz Es un estándar desarrollado para una amplia gama de dispositivos dentro y alrededor del hogar
Utilizaci ó n de tecnolog ía inal ámbrica
11%
1% 1%
22%
802.11b 802.11g 802.11a HiperLAN HomeRF 65%
Los valores de esta gráfica son referenciales y no corresponden a un estudio del mercado Ecuatoriano
Comparaci ó n entre tecnolog ías 400 350 300 250 200 150 100 50
s p b M 4 5
s p b M 1 1
s p b M 4 5
s p b M 4 5
s p b M 2
0 802.11b
802.11g
Cobertura interior
802.11a
HiperLAN
Cobertura exterior
HomeRF
Velocidad
Ultra Wide Band (UWB)
Proviene de la tecnologí a del radar y de aplicaciones militares Se puede utilizar para comunicaciones, para detección de objetos y para localización Permite transmitir a decenas de Mbps con cientos de usuarios simultáneos y resistente a la intrusión
Comparaci ó n entre IEEE 802.11, Bluetooth , y UWB
Topolog ías y protocolos inal ámbricos
La mayorí a de tecnologí as as inalámbricas se basan en dos topologí as as básicas: • Redes ad hoc son aquellas que están formadas por estaciones que se comunican mutuamente por un medio inalámbrico • Redes de infraestructura son aquellas que contienen uno o más puntos de acceso y tienen un sistema de distribución que permite la comunicación con redes cableadas
Redes ad hoc
Redes de infraestructura
Arquitectura IEEE 802.11
El Conjunto de Servicios Básicos (BSS – Basic Service Set) es el bloque más elemental Los BSS se pueden conectar a través del Sistema de Distribución (DS – Distribution System), esto permite la movilidad de los dispositivos Un punto de acceso es una estación que proporciona acceso a los BSS hasta el DS
Arquitectura IEEE 802.11 (cont )
A r q u i t ec Ar ectt u r a IEEE 802.11 (cont )
Todo el conjunto se denomina un Conjunto de Servicios Extendido (ESS – Extended Basic Set) Se denomina IDSS al Identificador de los Servicios del Sistema de Distribución
Mod ode elo OSI y pro p roto toco colo los s
Todos los estándares inalámbricos se basan el modelo de OSI (Open System Interconnection) realizado por la ISO (International Standards Organization) Los estándares están dentro de las dos capas más bajas del modelo OSI y son compatibles con 802.2
Mod ode elo OSI y pro p roto toco colo los s (cont ) Capas de Niveles Superiores
Niveles Superiores LLC 802.2
Capa Enlace MAC 802.11x Capa Física
Modelo de re r eferencia ferenci a OSI OSI
FH
DS
IR
Pila de protocol prot ocolos os
LLC: Contro Controll Lógico del Enlace Enlace (Logical (Logical Link Control Control)) MAC: Control Control de Acceso Acceso al Medio Medio (Medium (Medium Access Access Control) Control) FHSS: FHSS: Espectro Espectro Ensancha Ensanchado do por Saltos Saltos de de Frecuen Frecuencia cia (Frequency (Frequency Hopping Hopping Spread Spread Spectrum) Spectrum) DSSS: DSSS: Espec Espectro tro Ensanc Ensancha hado do por Secuen Secuencia cia Direct Directa a (Direct (Direct Seq Sequen uence ce Spr Spread ead Spe Spectru ctrum) m) IR: Infrarrojo (InfraRed)
Espectro de frecuencia
La banda utilizada es la Industrial, Científica y Medica (ISM - Industrial, Scientific and Medical) cuyos rangos son: • 902-928 MHz • 2,400-2,4835 GHz • 5,725-5,850 GHz
Estas bandas son de libre uso En secuencia directa en la banda de 2.4 GHz se divide en 11 canales, de los cuales 3 de ellos no se solapan (1, 6 y 11)
Canales en Secuencia Directa Nº Canal Frec Norteamericanas Frec Europeas
Frec Japonesas
1
2412 MHz
N/A
N/A
2
2417 MHz
N/A
N/A
3
2422 MHz
2422 MHz
N/A
4
2427 MHz
2427 MHz
N/A
5
2432 MHz
2432 MHz
N/A
6
2437 MHz
2437 MHz
N/A
7
2442 MHz
2442 MHz
N/A
8
2447 MHz
2447 MHz
N/A
9
2452 MHz
2452 MHz
N/A
10
2457 MHz
2457 MHz
N/A
11
2462 MHz
2462 MHz
N/A
12
N/A
N/A
2484 MHz
Puntos de Acceso (Access points )
Son los equipos que permiten la comunicación entre dispositivos inalámbricos y las redes cableadas (WireLAN o wireline) Tiene diferentes modos de operación • • • • •
Punto de acceso Cliente inalámbrico Puente inalámbrico Puente multi-punto Repetidor
Como punto de acceso
Crea una red de área local inalámbrica (WLAN), concentrando los dispositivos inalámbricos dentro de un SSID, en un canal determinado (del 1 al 11)
Cliente inal ámbrico
Comunica a cualquier dispositivo con una interfaz de red Ethernet con una red inalámbrica, se necesita de la dirección MAC del punto de acceso
Puente inal ámbrico
Conecta inalámbricamente dos redes Para este caso, los dos equipos deben tener el mismo modo de operación
Puente multi -punto
Conecta inalámbricamente múltiples redes, actúa como un hub inalámbrico
Repetidor
Extiende el rango o cobertura de una red inalámbrica
Configuraci ó n del AP
Configuración del SSID Canal en el que se trabajará (1 al 11), si se tiene varios APs en la misma área es mejor utilizar los canales no solapados (1, 6 y 11) para evitar interferencia Encriptación WEP - Wireless Encryption Protocol (de 64, 128 o 256 bits) Dirección IP, máscara de subred, gateway y servidor DNS
Configuraci ó n del AP (cont )
Establecer el modo de operación Habilitar o deshabilitar los servicios según la necesidad Configuración de cada servicio • Servidor de Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP - Dinamic Host Configuration Protocol) • Variables de rendimiento • Filtros • 802.1X (estándar para seguridad de la IEEE) • Etc.
SSID, canal y WEP
Direccionamiento IP
Modo de operaci ó n
Servidor DHCP
Rendimiento
Filtros MAC
802.1X
Tipos de antenas y su instalaci ó n
Las antenas son elementos que aumentan el nivel de transmisión y de recepción de la señal en el medio Existen antenas diseñadas para interiores y otras para exteriores con mayor ganancia Las antenas pueden ser omnidireccionales o directivas con determinado ángulo de apertura
Antenas omni -direccionales 24-0400 4 dBi
APTA PARA INTERIORES
SI
APTA PARA EXTERIORES
NO
GANANCIA
4 dBi
COBERTURA VERTICAL
40 GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
360 GRADOS
ALCANCE
200 metros
DIMENSIONES: ALTO, ANCHO, ESPESOR
19cm x 6cm x 4 cm
TIPO DE CONECTOR
ESPECIAL
Antenas omni -direccionales (cont ) 24-0500 5 dBi
APTA PARA INTERIORES
SI
APTA PARA EXTERIORES
SI
GANANCIA
5 dBi
COBERTURA VERTICAL
32 GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
360 GRADOS
ALCANCE
400 metros
DIMENSIONES: ALTO, 33cm x ANCHO, ESPESOR 33cm x 1 cm TIPO DE CONECTOR
N
Antenas omni -direccionales (cont ) 24-0510 5dBi
APTA PARA INTERIORES
SI
APTA PARA EXTERIORES
SI
GANANCIA
5 dBi
COBERTURA VERTICAL
40 GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
360 GRADOS
ALCANCE
500 metros
DIMENSIONES: ALTO, 15cm x ANCHO, ESPESOR 0cm x 0 cm TIPO DE CONECTOR
SMA
Antenas omni -direccionales (cont ) 24-0800 8dBi
APTA PARA INTERIORES
NO
APTA PARA EXTERIORES
SI
GANANCIA
8 dBi
COBERTURA VERTICAL
15 GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
360 GRADOS
ALCANCE
800 metros
DIMENSIONES: ALTO, 63cm x ANCHO, ESPESOR 1cm x 1 cm TIPO DE CONECTOR
N - SMA
Antenas omni -direccionales (cont ) 24-0808 8.5 dBi
APTA PARA INTERIORES
NO
APTA PARA EXTERIORES
SI
GANANCIA
8.5 dBi
COBERTURA VERTICAL
15GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
360 GRADOS
ALCANCE
900 metros
DIMENSIONES: ALTO, 50cm x ANCHO, ESPESOR 2cm x 2 cm TIPO DE CONECTOR
N-SMA
Antenas omni -direccionales (cont ) 24-0150 15dBi
APTA PARA INTERIORES
SI
APTA PARA EXTERIORES
SI
GANANCIA
15 dBi
COBERTURA VERTICAL
8 GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
360 GRADOS
ALCANCE
2000 metros
DIMENSIONES: ALTO, 103cm x ANCHO, ESPESOR 10cm x 10 cm TIPO DE CONECTOR
N-SMA
Antenas omni -direccionales (cont ) Diagramas de cobertura de la antena 24-0150 15dBi
Vertical
Horizontal
Antenas direccionales 24-0801 8.5dBi
APTA PARA INTERIORES
NO
APTA PARA EXTERIORES
SI
GANANCIA
8.5 dBi
COBERTURA VERTICAL
65 GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
70 GRADOS
ALCANCE
1000 metros
DIMENSIONES: ALTO, 12cm x ANCHO, ESPESOR 12cm x 4 cm TIPO DE CONECTOR
N-SMA
Antenas direccionales (cont ) 24-1200 12dBi
APTA PARA INTERIORES
SI
APTA PARA EXTERIORES
SI
GANANCIA
12 dBi
COBERTURA VERTICAL
23 GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
80 GRADOS
ALCANCE
1500 metros
DIMENSIONES: ALTO, 28cm x ANCHO, ESPESOR 4cm x 8 cm TIPO DE CONECTOR
SMA
Antenas direccionales (cont ) 24-1210 Yagi 12dBi
APTA PARA INTERIORES
NO
APTA PARA EXTERIORES
SI
GANANCIA
12 dBi
COBERTURA VERTICAL
45 GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
45 GRADOS
ALCANCE
2000 metros
DIMENSIONES: ALTO, ANCHO, ESPESOR
49cm x 9cm x 0 cm
TIPO DE CONECTOR
N-SMA
Antenas direccionales (cont ) 24-2400 Parabólica 24dBi
APTA PARA INTERIORES
NO
APTA PARA EXTERIORES
SI
GANANCIA
24 dBi
COBERTURA VERTICAL
8 GRADOS
COBERTURA HORIZONTAL
8 GRADOS
ALCANCE
10000 metros
DIMENSIONES: ALTO, 100cm x ANCHO, ESPESOR 60cm x 12 cm TIPO DE CONECTOR
N-SMA
Antenas direccionales (cont ) Diagramas de cobertura de la antena 24-2400 Parabólica 24dBi
Vertical
Horizontal
Instalaci ó n de antenas
Los equipos incorporan sus propias antenas con los requisitos mí nimos, nimos, de requerir zonas de cobertura más amplias se utilizan antenas adicionales Se debe considerar los conectores que se utilicen tanto en el equipos como en la antena, los más comunes son:
SMA
Tipo N
Elementos de acoplamiento 1.2.3.4.-
Pigtail Lightning Protector Cable de unión a la antena Tranformador AC/DC
Elementos de acoplamiento (cont )
Elementos de acoplamiento a la antena • P i g t a i l . - Es un cable coaxial con conectores elegidos de acuerdo a la necesidad. • P r o t e c t o r d e R u i d o ( L i g h t n i n g P r o t e c t o r ) . - Tiene la finalidad de proteger a los equipos sensibles de daños causados por irregularidades de alimentación y ruido en la señal recibida. • C a b l e L i g h t n i n g P r o t e c t o r – A n t e n a . - Es un cable coaxial a través del cual viaja la señal hacia la antena. • T r a n s f o r m a d o r d e v o l t a j e A C/ D C. - Transforma voltaje alterno de la red eléctrica (120 V – 60 Hz) y al requerido por el equipo
Consideraciones de instalaci ó n Se debe asegurar que la antena esté bien sujeta al soporte, adicionalmente en las antenas direccionales, la ubicación del foco debe estar en la dirección correcta con respecto a la otra, y la polarización (horizontal o vertical) debe ser la misma para ambas
Consideraciones de instalaci ó n
En el caso de estar localizada en una torre junto con otras antenas, se debe asegurar una adecuada conexión a tierra y es indispensable el uso de un lightning protector Fotografía de la torre de Andinatel en la ciudad de Francisco de Orellana (Coca), en la provincia del mismo nombre
Consideraciones de instalaci ó n
La altura de la torres pueden variar desde los 15 metros de altura hasta los 100 metros o más
Fotografía de la torre de PetroBras en la ciudad de Francisco de Orellana (Coca), en la provincia del mismo nombre
Consideraciones de instalaci ó n
Las antenas deben tener una mínima separación de 1 o 1,5 metros entre ellas, y de preferencia se debe utilizar los canales no solapados (1, 6 y 11), para evitar interferencia entre ellas Fotografía de la torre de Drillfor en la ciudad de Francisco de Orellana (Coca) vía a Shushufindi, en la provincia del mismo nombre
Distancias en países sin regulaci ó n Antenas Velocidad 24 dBi
14 dBi
24 dBi
14 dBi
12 dBi
10 dBi
7 dBi
Baja
26.2 km
19.0 km
17.3 km
15.8 km
14.1 km
Estándar
24.5 km
16.9 km
15.4 km
14.1 km
12.0 km
Media
21.8 km
14.4 km
13.1 km
12.0 km
10.2 km
Alta
19.4 km
12.8 km
11.2 km
10.2 km
8.7 km
Baja
19 km
12.0 km
10.9 km
9.5 km
8.1 km
Estándar
16.9 km
10.2 km
9.3 km
8.1 km
6.6 km
Media
14.4 km
8.7 km
7.6 km
6.6 km
5.5 km
Alta
12.8 km
7.1 km
6.1 km
5.5 km
4.0 km
Estos rangos están basados en condiciones exteriores ideales y utilizando accesorios con estándares de Tecnología Lucent. Estas distancias son aproximaciones y sólo deben ser utilizadas con propósitos de estimación. (Fuente http://www.knowware.co.uk/Orinoco/orinoco-range_tables.htm de Lucent Tecnologies)
Distancias en países con regulaci ó n Antena
Velocidad 14 dBi de datos
12 dBi
10 dBi
7 dBi
14 dBi
1 Mb/s
7.0 km
6.9 km
5.5 km
4.0 km
2 Mb/s
5.0 km
4.9 km
4.0 km
2.7 km
5.5 Mb/s
3.5 km
3.5 km
2.7 km
1.9 km
11 Mb/s
2.5 km
2.5 km
2.0 km
1.4 km
Estos rangos están basados en condiciones exteriores ideales y utilizando accesorios con estándares de Tecnología Lucent. Estas distancias son aproximaciones y sólo deben ser utilizadas con propósitos de estimación. (Fuente http://www.knowware.co.uk/Orinoco/orinoco-range_tables.htm de Lucent Tecnologies)
Tarjetas de red inal ámbricas
Son los elementos que nos permiten comunicarnos con los puntos de acceso en forma inalámbrica Las tarjetas pueden ser PCI (para computadores personales), PCMCIA (para computadores portátiles), CompactFlash (para pocket PCs, handhelds o laptops), SecureDigital (para pocket PCs o laptops)
Tarjetas PCMCIA Tarjeta de red inalámbrica PCMCIA
DWL-660
Tarjetas PCI Tarjeta de red inalámbrica PCI
DWL-520
Tarjetas PCI (cont ) Tarjeta de red inalámbrica PCI
3Com® AirConnect® 11 Mbps Wireless LAN PCI Card
Tarjetas CF y SD CompactFlash
SecureDigital
LifeView FlyNET CF-II
SanDisk Wi-Fi SD Card
Interconexi ó n wireLAN
Para unir adecuadamente las redes cableadas con las inalámbricas se debe tener en consideración los principios necesarios de diseño de redes y tener en cuenta que un punto de acceso es un elemento de capa 2 y por lo tanto debe tener una dirección válida dentro de la subred a la cual lo conectamos, al igual que sus clientes.
Regulaci ó n Nacional
La entidad encargada de autorizar una red privada (inalámbrica o cableada) es la SENATEL (Secretarí a Nacional de Telecomunicaciones), el Departamento de Gestión del Espectro Radioeléctrico Para aprobar una red de este tipo, se llena la solicitud con todos los datos necesarios El costo por licencia de funcionamiento es de 500,00 USD por 5 años, y del uso de frecuencia 125,00 USD por año