Departamento de
Tecnología Electrónica
Algunas de las transparencias
tienen copyright:
Tema 5.
Redes de área local
inalámbricas
Redes de
computadoras: Un
enfoque descendente
Jim Kurose, Keith Ross
Addison-Wesley, April
2009.
Redes de área local inalámbricas
1
Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
 5.1 Introducción
 5.2 Estándar IEEE 802.11
 5.2.1 Estándares
 5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
 5.2.3 Norma IEEE 802.11
 5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
Redes de área local inalámbricas
2
Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
 5.1 Introducción
 5.2 Estándar IEEE 802.11
 5.2.1 Estándares
 5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
 5.2.3 Norma IEEE 802.11
 5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
Redes de área local inalámbricas
3
Introducción
Introducción
 Redes sin cables
 Emplean el espectro radioeléctrico
 En general se integran dentro de una LAN cableada
¿Por qué?
 Permiten movilidad
 Permiten instalaciones en lugares que no pueden
instalarse cables (o suponen altos costes)
Redes de área local inalámbricas
4
Introducción
Introducción
Redes de área local inalámbricas
5
Introducción
 Ventajas:
 Permiten las mismas características que las LAN
cableadas pero sin limitación de los cables.
 Movilidad



Reducen tiempo/coste de instalación
Adaptabilidad
Funcionan tanto dentro de un edificio como entre
edificios
 Inconvenientes:
 Requieren un medio de transmisión basado en radio
frecuencia (RF) -> Ocupación del espectro radioeléctrico
 Menores velocidades de transmisión que en LAN
cableadas
 Problemas de seguridad
Redes de área local inalámbricas
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Espectro radioeléctrico
 Uso del espectro inalámbrico







0-200 MHz: Radio, televisión, controles inalámbricos,
teléfonos inalámbricos, mandos de coches, televisiones,
etc.
200 MHz- 1GHz: alarmas, implantes médicos, walkie
talkies, televisión, teléfonos móviles.
1- 2 GHz: GPS, telemetría médica, teléfonos móviles
2.4 GHz: banda libre… radio satélite, teléfonos por
satélite, hornos microondas, radares meteorológicos, WIFI, BLUETOOTH.
2.5- 5 GHz: comunicaciones por satélite (p.e, TV)
5-50 GHz: Wi-fi, radares de policía
50-300 GHz: señales a corta distancia.
Redes de área local inalámbricas
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Espectro radioeléctrico
 Bandas de frecuencia ISM:
900 – 928 MHz
 2,400 – 2,4835 GHz
 5,725 – 5,850 GHz

Redes de área local inalámbricas
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Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
 5.1 Introducción
 5.2 Estándar IEEE 802.11
 5.2.1 Estándares
 5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
 5.2.3 Norma IEEE 802.11
 5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
Redes de área local inalámbricas
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Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
Estándares
 La estandarización de las WLANs corre a cargo de
IEEE y WIFI Alliance.

IEEE en la norma 802.11 se encarga de:
 Definir la especificaciones de WLANs de alta prestaciones.
 Asegurar Interoperabilidad
 Seguridad
 Calidad del Servicio.

WIFI Alliance se encarga de:
 Certificar que un producto de un fabricante puede
interoperar con el de otro
 Promover el uso de las WLANs
Redes de área local inalámbricas
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Estándares
Normas LAN/MAN
Redes de área local inalámbricas
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Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
 5.1 Introducción
 5.2 Estándar IEEE 802.11
 5.2.1 Estándares
 5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
 5.2.3 Norma IEEE 802.11
 5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Las redes que cumplen la norma 802.11 están compuestas de
cuatro elementos básicos:
Sistema de distribución
Punto de acceso
Estación o cliente
Medio inalámbrico
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación o cliente: Dipositivo con una NIC que cumple el
estándar IEEE 802.11
PC, Portátil, PDA,…
Adaptadores de red
inalámbricos
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación o cliente

Adaptadores de red inalámbricos
 Son módulos de radio
 Varios tipos de adaptadores Wi-Fi
 Tarjetas PCI
• Con antena incorporada
• Con antena independiente
 Adaptadores USB
• Con antena interna
• Con antena externa
 Adaptadores PCMCIA
• Con antena interna
• Con antena externa
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación o cliente

Adaptadores de red inalámbricos
 Tarjetas PCI
 Con antena incorporada
• Más habituales
• Problema: son muy sensibles al lugar donde
se coloque el ordenador
 Con antena independiente
• Permite poner la antena en una posición en la
que la señal llegue con más intensidad.
• Las tarjetas PCI compatibles con IEEE
802.11n presentan la particularidad de tener
tres antenas.
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación o cliente

Adaptadores de red inalámbricos
Tarjetas PCI
 Ventajas
• Fiables, ya que una vez instalados no
suelen presentar ningún problema.
 Inconvenientes
• Precisan instalación de hardware
• No permite su uso nada más que en un
ordenador
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación o cliente

Adaptadores de red inalámbricos
Adaptadores USB
 Con antena interna
• Más habituales, con menor alcance y más
económicos
 Con antena externa
• Más ganancia y, por lo tanto, más calidad de
señal
• También hay adaptadores compatibles con
IEEE 802.11n con tres antenas.
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación o cliente

Adaptadores de red inalámbricos
 Adaptadores USB
 Ventajas
• Gran movilidad, lo que nos permite colocarlos en el sitio
donde tengamos una mejor señal.
• Se pueden utilizar en cualquier ordenador, pues solo es
necesario que tengamos un puerto USB disponible.
• En caso de necesidad es muy sencillo pasarlos de un
equipo a otro (sólo hay que instalar los drivers
correspondientes).
 Inconvenientes
• Bastante más inestables que las tarjetas PCI – Wifi
• Los modelos con antena interior no suelen tener mucha
ganancia, por lo que en sitios con mala calidad de señal
no suelen funcionar muy bien.
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación o cliente

Adaptadores de red inalámbricos
Adaptadores PCMCIA
 Con antena interna
• Más prácticos para un portátil, pero tienen algo
menos de alcance (ganancia menor) que los
modelos con antena externa.
 Con antena externa
• Tienen mayor alcance que los de antena interna.
La antena no suele ser demasiado grande, y
normalmente se puede plegar para el transporte,
por lo que no suele ser muy molesta.
También hay adaptadores IEEE 802.11n con tres
antenas, pero en este caso suelen ser internas, más
que nada por razones prácticas.
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación o cliente

Adaptadores de red inalámbricos
Adaptadores PCMCIA
 Ventajas
• Suelen tener una mejor calidad de recepción
que los adaptadores USB, prácticamente la
misma que una tarjeta PCI - Wi-Fi.
 Inconvenientes
• Solo se puede utilizar en ordenadores que
dispongan de puerto PCMCIA.
• Todos ellos precisan la instalación de drivers.
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Punto de acceso (AP):



Dispositivo que realiza el “control del acceso al medio” a
los clientes de WLAN y permiten la conexión a la red
cableada (puente)
Un punto de acceso es un concentrador inalámbrico.
Debe distinguirse de un router inalámbrico, que es muy
común en el mercado actual. Un router inalámbrico es una
combinación entre un punto de acceso y un router, y
puede ejecutar tareas más complejas que las de un punto
de acceso.
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Punto de acceso (AP):



Puente: dispositivo que permite interconectar
diferentes redes, independientemente del
protocolo que cada una utilice. Trabaja en los
niveles 1 y 2 del modelo OSI
Un router permite también interconectar varias
redes, pero a diferencia de un puente, estas
deben utilizar el mismo protocolo. (Nivel 3, p.e,
IP)
Si se desea interconectar dos redes que utilizan
el mismo protocolo (p.e. IP) es recomendable
utilizar un router.
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación y AP

Antenas
 Antenas direccionales o directivas
 Orientan la señal en una dirección muy determinada
con un haz estrecho pero de largo alcance.
 El alcance de una antena direccional viene
determinado por una combinación de la ganancia de la
antena, la potencia de emisión del punto de acceso
emisor y la sensibilidad de recepción del punto de
acceso receptor. Fuera de la zona de cobertura no se
escucha nada.
 Se suelen utilizar para unir dos puntos a largas
distancias
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Estación y AP
 Antenas
Antenas omnidireccionales
 Orientan la señal en todas direcciones con un
haz amplio pero de corto alcance
 Se suelen utilizar para dar una señal extensa en
los alrededores
Antenas sectoriales
 Son la mezcla de las antenas direccionales y las
omnidireccionales.
 Son más costosas
 Se suelen utilizar cuando se necesita llegar a
largas distancias y a la vez, a un área extensa.
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Medio inalámbrico: Uso de a RF para transportar las
MAC_PDUs.
Redes de área local inalámbricas
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Componentes de red 802.11
 Sistema de Distribución: Tecnología LAN o WLAN utilizada
para ampliar el área de cobertura de una WLAN.

En el caso inalámbrico:
 Existen varios AP.
 Un AP actúa como maestro, llamado WDS AP.
 Los demás son AP esclavos y actúan como repetidores, llamados
WDS Station.
 Todos en el mismo canal.
 SSID común o diferente.
 No es estándar. No es soportado por todos los equipos
incluso pueden haber incompatibilidades.
 Incompatible con algunos mecanismos de seguridad.
Redes de área local inalámbricas
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Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
 5.1 Introducción
 5.2 Estándar IEEE 802.11
 5.2.1 Estándares
 5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
 5.2.3 Norma IEEE 802.11
 5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
Redes de área local inalámbricas
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Norma IEEE 802.11
Norma IEEE 802.11
LLC (802.2)
MAC
PHY
Redes de área local inalámbricas
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Norma IEEE 802.11. Nivel físico
 Nivel Físico (PHY)

Topología celular.
Half-duplex
Se utilizan las bandas de frecuencia de 2,4 y 5 GHz
 No requieren el uso de licencia
 En cada banda existen un conjunto de canales
Redes de área local inalámbricas
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Norma IEEE 802.11. Nivel físico
 Nivel Físico (PHY)
 Topología celular.
 Alternativas de nivel físico
Norma
Banda
Velocidad
802.11a
5 GHz
54 Mbps
802.11b
2,4 GHz
11 Mbps
802.11g
2,4 GHz
54 Mbps
802.11n
las dos 200 Mbps
Redes de área local inalámbricas
31
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
 Subnivel MAC
 Técnica de acceso al medio CSMA/CA
1) Antes de transmitir una información, una estación
debe determinar el estado del medio (libre o
ocupado)
2) Si el canal no está ocupado, se realiza una espera
adicional llamada espaciado entre tramas (IFS)
3) Si el canal se encuentra ocupado o se ocupa
durante la espera, se ha de esperar hasta el final
de la transacción actual
Redes de área local inalámbricas
32
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
 Subnivel MAC
 Técnica de acceso al medio CSMA/CA
4) Tras finalizar la transacción actual se ejecuta el
algoritmo de Backoff
 Determina una espera adicional y aleatoria escogida
uniformemente en un intervalo llamado ventana de
contienda (CW)
 Se mide en ranuras temporales (slots)
5) Si durante esta espera el medio no permanece libre
durante un tiempo igual o superior a IFS, dicha
espera queda suspendida hasta que se cumpla dicha
condición.
Redes de área local inalámbricas
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Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Llegada dato a transmitir
Espera
 Subnivel MAC
 Técnica de acceso al medio CSMA/CA
Datos IFS
IFS
IFS
IFS
CW
Datos
Estación
A
CW
B
Datos
Backoff
C
Datos
Backoff
CW
D
Backoff
Datos
CW
E
Redes de área local inalámbricas
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Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Norma IEEE 802.11
 Subnivel MAC

Técnica de acceso al medio CSMA/CA
Problemas en WLAN:
 Nodos ocultos. Canal ocupado por estación que otro nodo
no oye.
 Nodos expuestos. Estación cree que el canal está ocupado
aunque está libre ya que el nodo que oye no interfiere en
su comunicación.
Redes de área local inalámbricas
35
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
 Subnivel MAC
 Técnica de acceso al medio MACA
Contienda con posibilidad de reserva para evitar
colisiones (CSMA/CA, CA = Collision Avoidance)
RTS (Request to Send) / CTS (Clear to Send)
No se emplea debido a la sobrecarga si:
 Pocas estaciones en la red.
 Red muy densa. Todas las estaciones en el alcance de todos.
 Tramas pequeñas.
Redes de área local inalámbricas
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Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
 Subnivel MAC
 Técnica de acceso al medio MACA
Redes de área local inalámbricas
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Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
 Subnivel MAC
 Cada MAC_PDU con datos es asentida por el receptor.
 Implementa algoritmos de encriptación y autenticación.
 Una MAC_PDU puede contener hasta 4 direcciones MAC
(origen, destino, transmisor y receptor).
Redes de área local inalámbricas
38
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
 Subnivel MAC
 Existen tres tipos de MAC_PDUs:
Datos
Control
Gestión
Redes de área local inalámbricas
39
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
 Subnivel MAC
 MAC_PDUs de datos:
Transportan información de nivel superior
(MAC_SDU)
La MAC_PCI es de 34 bytes.
La MTU es de 2312.
 En el caso de muchas interferencias se habilita la
fragmentación/ensamblado de la MAC_SDU
Redes de área local inalámbricas
40
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Norma IEEE 802.11
 Subnivel MAC

MAC_PDUs de control:
 Se usan para la “reserva” del medio y reconocimiento.
 ACK lo envía el subnivel MAC para reconocer que ha recibido
correctamente una MAC_PDU de datos.
• No indica que el destino de la MAC_PDU lo ha recibido
 RTS (Request to Send) / CTS (Clear to Send) para la reserva del
medio
• RTS lo envía el subnivel MAC para solicitar el uso del
medio y el tiempo total que lo va a necesitar (duración
reserva)
• CTS lo envía el subnivel MAC como respuesta a un RTS,
indica que el subnivel MAC que envió RTS puede enviar y
la duración de la reserva (tiempo que queda de reserva)
Redes de área local inalámbricas
41
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
 Subnivel MAC
 MAC_PDUs de gestión:
 Sirven para gestionar el enlace inalámbrico.
 Beacon. La envía subnivel MAC periódicamente para informar
de la existencia de una red inalámbrica
• Intervalo es un parámetro configurable
 Probe request. Sirve para que el subnivel MAC rastree un área
en busca de redes inalámbricas.
• Se informa de las velocidades soportadas
 Probe response. Enviado por el subnivel MAC en respuesta a un
Probe request.
 Association request. Sirve para que el subnivel MAC solicite
“conectarse” a una red inalámbrica.
 Association response. Confirmación de la “conexión” a una red
inalámbrica.
 Otras.
Redes de área local inalámbricas
42
Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
 5.1 Introducción
 5.2 Estándar IEEE 802.11
 5.2.1 Estándares
 5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
 5.2.3 Norma IEEE 802.11
 5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
Redes de área local inalámbricas
43
Topologías de red IEEE 802.11
 El bloque de comunicación básico de una red 802.11 es el BSS
(Basic Service Set) o celda.


Un BSS tiene un área de cobertura de tal forma que todas las
estaciones que pertenezcan al BSS pueden comunicarse entre
ellas.
Se le asigna un nombre conocido como SSID (Service Set
Identifier)
 Según el número de BSSs y dispositivos que aparezca existen
tres tipos de redes 802.11:

Redes Ad hoc o Independientes BSS (IBSS).

Redes Infraestructura o Infraestructura BSS.

EBSS
 Sólo existen clientes.
 Existen clientes y un punto de acceso.
 Existen múltiples BSS para permitir mayores áreas de cobertura
Redes de área local inalámbricas
44
Topologías de red IEEE 802.11
 Tipos de redes 802.11 Ad hoc
Redes de área local inalámbricas
45
Topologías de red IEEE 802.11
 Tipos de redes 802.11 Infraestructura BSS
Redes de área local inalámbricas
46
Topologías de red IEEE 802.11
 Tipos de redes 802.11 EBSS
BSS
BSS
EBSS
Redes de área local inalámbricas
47
Topologías de red IEEE 802.11
Funcionamiento modo Infraestructura / EBSS
 Cada AP tiene un BSSID, que coincide con la MAC de su
interfaz Wireless, y un SSID, configurado por el
administrador de la red.

En EBSS cada celda tendría el mismo SSID pero se distinguiría
por el BSSID de su AP.
 En la norma no se limita el número de clientes a los que un AP
puede dar servicio.
 Un cliente para “conectarse” a una red inalámbrica debe
conocer el BSSID y el SSID de la celda.


Los APs envían periódicamente Beacon con el BSSID y
opcionalmente con el SSID
El cliente envía un Probe request con el SSID esperando un
Probe response del AP con su BSSID.
Redes de área local inalámbricas
48
Topologías de red IEEE 802.11
Funcionamiento modo Infraestructura / EBSS
 Un cliente con el BSSID y SSID de una celda solicita la
asociación (conexión) a un AP mediante Association Request

El AP si acepta al cliente le envía una Association Response con
un identificador de Asociación
 El AP registra en su tabla de direcciones la MAC del cliente
 Un AP controla la comunicación de todos los clientes que
tiene asociado

Los clientes nunca se comunican directamente entre ellos
 Sólo procesan MAC_PDUs que provengan del AP al que están
asociado.
Redes de área local inalámbricas
49
Topologías de red IEEE 802.11
Funcionamiento modo Infraestructura / EBSS
 Los APs mantienen tablas de direcciones como los puentes


Aprenden del tráfico que pasa por él
Reenvían basándose en la dirección MAC destino
 Un AP, conectado a un sistema de distribución, actúa como un
puente, pero


Inyecta tráfico en la interfaz wireless si el destino es uno de
sus clientes o es broadcast/multicast
Inyecta tráfico en el sistema de distribución como lo haría un
puente
 El AP adaptaría el direccionamiento lógico si es necesario

P.E: sistema de distribución basado en 802.3
Redes de área local inalámbricas
50
Topologías de red IEEE 802.11
Asociación
Redes de área local inalámbricas
51
Topologías de red IEEE 802.11
Envío de MAC-PDU de datos
Redes de área local inalámbricas
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