WMAN
Wireless Metropolitan Area Network
WMAN
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Una red de área metropolitana es la suma de
muchas redes de área local interconectadas. Estas
también se conocen como bucle local inalámbrico
(WLL, Wireless Local Loop).
Las WMAN pueden extenderse hasta un máximo
de 50 km.
WLAN
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Las redes inalámbricas de área local se diferencian
de las redes de área local tradicionales en que las
terminales no están interconectados físicamente
mediante un cable.
El soporte físico del bus ha pasado de ser un cable
a ir a través de las ondas. Esto es posible, en gran
parte, a que los organismos internacionales que
establecen el reparto de las frecuencias han
dejado libres varias franjas para uso personal o
privado.
WLAN
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Las LAN inalámbricas utilizan básicamente
longitudes de onda correspondientes a las
microondas (2,4 GHz y 5 GHz) y permiten tener
anchos de banda apreciables (desde 1 MB/s en las
primeras versiones hasta llegar a los 54 MB/s de
los últimos estándares).
Tipos de Redes WLAN
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Existen diferentes tipos de estándares y productos
para redes de área local.
Redes IEEE 802.11 (a,b,g)
Redes Bluetooth
Redes HiperLAN/2
Redes HomeRF
Redes 802.11
Redes 802.11
Redes 802.11
Redes Bluetooth
Redes HiperLAN/2
Redes HomeRF
Estándares de las redes WMAN
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Las redes WMAN se basan en el estándar de la
IEEE 802.16. A estas también se les da el nombre
de WiMAX.
Este estándar se enfoca en la interface aérea entre
la estación del transceptor del suscriptor y la
estación del transceptor base.
El estándar 802.16 se divide en dos grupos de
estándares:
WiMAX fijo. 802.16-2004 (802.16d)
WiMAX móvil. 802.16-2005(802.16e)
Estándares de las redes WMAN
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WiMAX fijo: este compite directamente con los servicios
cableados de acceso a Internet. Brinda accesos punto a
punto con velocidades entre 1Mbps y 5Mbps.
WiMAX móvil: fue pensada para aplicaciones móviles,
donde debido a su buen rendimiento, se convierte en un
fuerte rival para las infraestructuras de telefonía
celular. Gracias a su movilidad el ancho de banda que
proporciona es reducido entre 1 Mbps a 3Mbps.
Estándares de las redes WMAN
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802.16.1 (10-66 GHz, line-of-sight, hasta
134Mbit/s)
802.16.2 (minimiza la interferencia
entre WMANs existentes.)
802.16a (2-11 Ghz, Mesh, non-line-ofsigth)
802.16b (5-6 Ghz)
802.16c (Sistema detallado de perfiles)
P802.16e (Mobile Wireless MAN)
Estándares de las redes WMAN
Características 802.16
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Las principales características de la IEEE 802.16 son
las siguientes.
Escalabilidad (Anchos de banda flexibles).
Alta tasa de transferencia.
QoS (Calidad de Servicio).
Seguridad.
Cobertura.
Configuración de un WMAN
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La WMAN se pueden construir de diferentes
maneras dependiendo del propósito de la misma.
Comúnmente la WMAN esta conformada por una
estación base montada en una antena ó edificio
que comunica en configuración punto-multipunto a
otros nodos donde se encuentran LANs.
Es importante resaltar que para que esta funcione
no se necesita una línea de vista con los otros nodos
para obtener un desempeño óptimo.
Capa Física.
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Se especifican las bandas de frecuencia.
Esquema de modulación.
Técnicas de corrección de errores.
Sincronización entre transmisor y receptor.
Velocidad de datos.
Capa Física.
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Modulación de ráfagas de un solo-portador.
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Permite el uso de antenas direccionales.
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Permite el uso de dos diversos esquemas de comunicación
duplex (duplexing schemes):
Frequency-division duplexing (FDD).
Time-division duplexing(TDD) .
Ambas sistemas FDD y TDD son usados en conexiones punto
a multipunto.
Duplex
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Duplex es un sistema de comunicación compuesta
por dos dispositivos que se comunican el uno al otro
en ambas direcciones.
Las dos principales sistemas de comunicación de los
cuales se derivan muchos otros son el half-duplex y
el full-duplex.
Duplex
Half-duplex
Full-Duplex
TDD – Time Division Duplexing.
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Time Division Duplexing es una aplicación de timedivision multiplexing para separar las señales de
entrada de las de salida. Este emula comunicaciones
full-duplex sobre el enlace de comunicaciones halfduplex. Lo que realiza es un cambio de transmisor y
receptor durante un intervalo dándole un tiempo al
uploading y downloading.
La ventaja de este sistema es cuando se tiene trafico de
uploading y downloading asimétrico. Esto se debe a
que si incrementa uno, la capacidad puede ser
cambiada dinámicamente para el beneficio de una o
de otra.
FDD – Frequency Division Duplexing
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Este sistema significa que el transmisor y receptor
operan a diferentes frecuencias de carrier, es decir,
usan una frecuencia para el envió y otra frecuencia
para la recepción.
Este sistema es eficiente siempre y cuando el
transito se simétrico. Esto se debe ya que si
tuviéramos un sistema TDD el ancho de banda se
desperdicia entre el cambio de transmisor y
receptor produciendo mayor latencia.
Capa de Enlace de Datos.
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Consta de 3 subcapas:
Subcapa de Seguridad: maneja codificación,
decodificación y administración de claves.
Subcapa MAC: aquí se encuentran los principales
protocolos como la administración del canal. EL
modelo consiste en que la estación base controla al
sistema. Esta capa esta orientada a conexión, para
proporcionar garantías de calidad de servicio para
la comunicación.
Capa de Enlace de Datos.
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Subcapa de convergencia especifica del servicio: su
función es la interacción con la capa de red.
Capa MAC - Medium Access Control
Layer.
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La capa MAC define múltiples servicios de datos
permitiendo el modo de conmutación de paquetes, es
decir, hace invocación al protocolo IP.
Dentro de esta capa se delimitan varias subcapas que
definen diversos servicios internos.
Las subcapas de convergencia se encargan de la toma
de decisiones sobre la gestión del ancho de banda, de
la calidad de servicio (servicios de velocidad fija,
variable, disponible y bajo demanda) y de obtener el
uso más eficiente del espectro.
Capa MAC.
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Orientada a la conexión, la subcapa de parte
común se encarga de la equivalencia entre servicios
no orientados a conexión (IP, Ethernet) y la
correspondiente conexión MAC, e incluye los
mecanismos de concesión del ancho de banda
solicitado.
Capa MAC.
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o
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Acceso al canal.
UL-MAP
Define los canales de acceso para el enlace.
Define el perfil de ráfaga de datos para el envió.
DL-MAP
Define el perfil de ráfaga de datos para la
recepción.
UL-MAP y DL-MAP son enviados al principio de cada
recepción de la trama de datos.
Topologías
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Una red que utiliza un medio compartido debe
proveer un mecanismo eficiente de compartir. Las
topologías más utilizadas en redes inalambricas
MAN son:
PMP (Punto-Multipunto)
Mesh (Mallas)
Problemas
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Como hemos podido ver hasta ahora, las
posibilidades que ofrecería un entorno de red de
área metropolitana inalambrica son muy
prometedoras. Sin embargo tenemos que estudiar
los problemas asociados a su uso.
Problemas:
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Problemas socio-económicos
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El mayor problema con el que se encontrarán las redes inalámbricas
es poder dar el paso de red local a red metropolitana. Este paso
requiere una serie de esfuerzos técnicos considerables, pero sobre
todo una disposición organizativa que permite el seguimiento de
unas pautas nada despreciables.
Problemas “culturales”
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Si bien ha habido un incremento de producción y venta de equipos
personales portátiles aun los usuarios no están acostumbrados a la
posibilidad de acceder a las redes desde cualquier punto en el
área metropolitana pagando por este servicio.
Problemas:
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Problemas de implantación y organización.
Aún cuando los problemas anteriores se consigan solucionar,
la falta de una operadora que garantice el servicio, nos
enfrenta a dos serias dudas. En primer lugar, habrá que
hacer un gran esfuerzo para saber dónde hay red y dónde
no y, en el caso de que la haya, qué servicio ofrece.
 En la actualidad, los grupos wireless solucionan esto
mediante grandes listados de nodos de acceso, donde
además de la localización en un mapa se suele mostrar una
fotografía de la vista de la antena para indicar de una
forma más o menos intuitiva la zona de cobertura. Según
crezca el número de nodos y los proyectos en diferentes
ciudades, la organización y gestión se hará más y más
difícil.
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Problemas:
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Problemas de calidad de servicio
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Por otro lado, la calidad de servicio, ni siquiera estará
garantizado el acceso. En este aspecto, la limitación de
direcciones IP puede venir en auxilio de las redes inalámbricas.
En los casos en los que se den 32 IP públicas por nodo, quedarán
solamente 29 libres, ya que una se utilizará 15 como gateway,
otra será para el nodo de acceso y otra la dirección broadcast.
La probabilidad de saturación de una red de 11 Mbps (54
Mbps) por parte de 29 usuarios es a día de hoy bastante
improbable. Otro problema, por supuesto, es que el cuello de
botella esté en otro lugar (como por ejemplo, la conexión del
nodo de acceso a Internet). Aún en este caso tan optimista, la
calidad de servicio que ofrece nunca se podrá saber de
antemano.
Problemas
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Problemas de seguridad
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Las redes 802.11 fueron diseñadas para proporcionar acceso
seguro (eso sí, de modo opcional) gracias al uso del protocolo
WEP. Sin embargo en febrero de 2002, un estudio de la
universidad de Maryland demostró que los protocolos wi-fi no
son todo lo seguro que se había anunciado.
En ese estudio se enumeraron tres vulnerabilidades diferentes:
robo de sesión (que afecta sobre todo a nodos de acceso
públicos y más aún si no se hace uso de WEP), ataques de
hombre en el medio (donde el atacante se hace pasar por el
punto de acceso al atacado y como cliente al punto de acceso
real) y negación del servicio (perturbaciones voluntarias del
tramo de frecuencias utilizado por la red).
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