Redes inalámbricas

CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO

SISTEMAS MICROINFORMÁTICOS Y REDES CURSO: 1º

MÓDULO REDES LOCALES

BLOQUE 4 REDES INALÁMBRICAS

(U.T. 8) REDES WI-FI

Tabla de contenido Introducción.........................................................................................................3 Tipos de redes inalámbricas................................................................................4 1.1 Wireless Personal Area Network...............................................................4 1.2 Wireless Local Area Network.....................................................................4 1.3 Wireless Metropolitan Area Network..........................................................5 1.4 Wireless Wide Area Network.....................................................................5 WLAN..................................................................................................................6 1.5 Configuraciones de red para radiofrecuencia ...........................................6 1.5.1 Ad Hoc.................................................................................................6 1.5.2 Infraestructura.....................................................................................7 1.6 Estándares.................................................................................................7 1.6.1 802.11b ..............................................................................................8 1.6.2 802.11g ..............................................................................................8 1.6.3 802.11n ..............................................................................................8 1.7 Asignación de Canales .............................................................................9 1.8 Seguridad y fiabilidad...............................................................................11 1.8.1 WEP..................................................................................................11 1.8.2 WPA..................................................................................................12 1.8.3 WPA2................................................................................................12 Dispositivos.......................................................................................................12 1.9 Router......................................................................................................12 1.10 Punto de Acceso....................................................................................13 1.11 Tarjetas wifi............................................................................................13 1.12 Antenas..................................................................................................14 1.12.1 Tipos de Antenas inalámbricas.......................................................14 1.12.2 Apertura vertical y apertura horizontal.............................................16 1.12.3 Diagrama de radiación (Patrón de radiación) .................................16 1.12.4 ¿ Qué antenas debemos instalar ?.................................................18 Wireless Wide Area Network.............................................................................20 1.13 GSM.......................................................................................................20 1.14 GPRS.....................................................................................................21 1.15 UMTS.....................................................................................................22 1.16 HSPA y HSDPA.....................................................................................22 Prácticas o trabajos a realizar por los alumnos:................................................25

Pág. 2

Introducción Las redes inalámbricas (en inglés wireless network) son aquellas que se comunican por un medio de transmisión no guiado (sin cables) mediante ondas electromagnéticas. La transmisión y la recepción se realizan a través de antenas. Tienen ventajas como la rápida instalación de la red sin la necesidad de usar cableado, permiten la movilidad y tienen menos costos de mantenimiento que una red convencional.

Otra de las ventajas de redes inalámbricas es la movilidad. Red inalámbrica los usuarios puedan conectarse a las redes existentes y se permite que circulen libremente. Un usuario de telefonía móvil puede conducir millas en el curso de una única conversación, porque el teléfono se conecta al usuario a través de torres de la célula. Inicialmente, la telefonía móvil es cara. Costes de su uso restringido a profesionales de gran movilidad, como directores de ventas y ejecutivos encargados de adoptar decisiones importantes que tendrían que ser alcanzados en un momento de aviso, independientemente de su ubicación.

La telefonía móvil ha demostrado ser un servicio útil.

Otras ventajas de las redes inalámbricas a nivel laboral: Entre las ventajas de las redes inalámbricas a corto y largo plazo, se incluyen: * Accesibilidad: Todos los equipos portátiles y la mayoría de los teléfonos móviles de hoy día vienen equipados con la tecnología Wi-Fi necesaria para conectarse directamente a una LAN inalámbrica. Los usuarios pueden acceder de forma segura a sus recursos de red desde cualquier ubicación dentro de su área de cobertura. Generalmente, el área de cobertura es su instalación, aunque se puede ampliar para incluir más de un edificio. * Movilidad: Los empleados pueden permanecer conectados a la red incluso cuando no se encuentren en sus mesas. Los asistentes de una reunión pueden acceder a documentos y aplicaciones. Los vendedores pueden consultar la red para obtener información importante desde cualquier ubicación. * Productividad: El acceso a la información y a las aplicaciones clave de su empresa ayuda a su personal a realizar su trabajo y fomentar la colaboración.

Los visitantes (como clientes, contratistas o proveedores) pueden tener acceso de invitado seguro a Internet y a sus datos de empresa. * Fácil configuración: Al no tener que colocar cables físicos en una ubicación, la instalación puede ser más rápida y rentable. Las redes LAN inalámbricas también facilitan la conectividad de red en ubicaciones de difícil acceso, como en un almacén o en una fábrica. * Escalabilidad: Conforme crecen sus operaciones comerciales, puede que necesite ampliar su red rápidamente. Generalmente, las redes inalámbricas se pueden ampliar con el equipo existente, mientras que una red cableada puede necesitar cableado adicional. * Seguridad: Controlar y gestionar el acceso a su red inalámbrica es importante para su éxito. Los avances en tecnología Wi-Fi proporcionan protecciones de seguridad sólidas para que sus datos sólo estén disponibles para las personas a las que le permita el acceso.

Pág. 3

* Costes: Con una red inalámbrica puede reducir los costes, ya que se eliminan o se reducen los costes de cableado durante los traslados de oficina, nuevas configuraciones o expansiones.

Del mismo modo, las redes inalámbricas te liberan de las ataduras de un cable Ethernet en un escritorio. Los usuarios o desarrolladores pueden trabajar en la biblioteca, en una sala de conferencias, en el estacionamiento, o incluso en la cafetería de enfrente. Mientras los usuarios de la red inalámbrica estén dentro de los márgenes, pueden tomar ventaja de la red. Equipos disponibles puede abarcar un campus corporativo, y en terreno favorable, puede ampliar el alcance de una red 802.11 hasta unos pocos kilómetros.

Tipos de redes inalámbricas.

1.1

Wireless Personal Area Network.

Wireless Personal Area Networks, Red Inalámbrica de Área Personal o Red de área personal o Personal area network es una red de computadoras para la comunicación entre distintos dispositivos (tanto computadoras, puntos de acceso a internet, teléfonos celulares, PDA, dispositivos de audio, impresoras) cercanos al punto de acceso. Estas redes normalmente son de unos pocos metros y para uso personal, así como fuera de ella.

1.2 Wireless Local Area Network.

WLAN (en inglés; Wireless Local Area Network) es un sistema de comunicación de datos inalámbrico flexible, muy utilizado como alternativa a las redes LAN cableadas o como extensión de éstas. Utiliza tecnología de radiofrecuencia que permite mayor movilidad a los usuarios al minimizar las conexiones cableadas. Las WLAN van adquiriendo importancia en muchos campos, como almacenes o para manufactura, en los que se transmite la información en tiempo real a una terminal central. También son muy populares en los hogares para compartir el acceso a Internet entre varias computadoras.

Pág. 4

1.3 Wireless Metropolitan Area Network Para redes de área metropolitana se encuentran tecnologías basadas en WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, es decir, Interoperabilidad Mundial para Acceso con Microondas), un estándar de comunicación inalámbrica basado en la norma IEEE 802.16. WiMAX es un protocolo parecido a Wi-Fi, pero con más cobertura y ancho de banda.

También podemos encontrar otros sistemas de comunicación como LMDS (Local Multipoint Distribution Service).

1.4

Wireless Wide Area Network.

En estas redes encontramos tecnologías como UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), utilizada con los teléfonos móviles de tercera generación (3G) y sucesora de la tecnología GSM (para móviles 2G), o también la tecnología digital para móviles GPRS (General Packet Radio Service).

Así mismo se pueden conectar diferentes localidades utilizando conexiones satelitales o por antenas de radio microondas. Estas redes son mucho más flexibles, económicas y fáciles de instalar.

En sí la forma más común de implantación de una red WAN es por medio de Satélites, los cuales enlazan una o más estaciones bases, para la emisión y recepción, conocidas como estaciones terrestres. Los satélites utilizan una banda de frecuencias para recibir la información, luego amplifican y repiten la señal para enviarla en otra frecuencia.

Pág. 5

Para que la comunicación satelital sea efectiva generalmente se necesita que los satélites permanezcan estacionarios con respecto a su posición sobre la tierra, si no es así, las estaciones en tierra los perderían de vista. Para mantenerse estacionario, el satélite debe tener un periodo de rotación igual que el de la tierra, y esto sucede cuando el satélite se encuentra a una altura de 35,784 km.

WLAN. Se utilizan ondas de radio para llevar la información de un punto a otro sin necesidad de un medio físico guiado. Al hablar de ondas de radio nos referimos normalmente a portadoras de radio, sobre las que va la información, ya que realizan la función de llevar la energía a un receptor remoto. Los datos a transmitir se superponen a la portadora de radio y de este modo pueden ser extraídos exactamente en el receptor final.

A este proceso se le llama modulación de la portadora por la información que está siendo transmitida. Si las ondas son transmitidas a distintas frecuencias de radio, varias portadoras pueden existir en igual tiempo y espacio sin interferir entre ellas. Para extraer los datos el receptor se sitúa en una determinada frecuencia, frecuencia portadora, ignorando el resto. En una configuración típica de LAN sin cable los puntos de acceso (transceiver) conectan la red cableada de un lugar fijo mediante cableado normalizado. El punto de acceso recibe la información, la almacena y la transmite entre la WLAN y la LAN cableada. Un único punto de acceso puede soportar un pequeño grupo de usuarios y puede funcionar en un rango de al menos treinta metros y hasta varios cientos. El punto de acceso (o la antena conectada al punto de acceso) es normalmente colocado en alto pero podría colocarse en cualquier lugar en que se obtenga la cobertura de radio deseada. El usuario final accede a la red WLAN a través de adaptadores. Estos proporcionan una interfaz entre el sistema de operación de red del cliente (NOS: Network Operating System) y las ondas, mediante una antena, la naturaleza de la conexión sin cable es transparente a la capa del cliente.

Actividades 1) Buscar ejemplos de NOS

1.5 Configuraciones de red para radiofrecuencia Pueden ser de muy diversos tipos y tan simples o complejas como sea necesario.

Pág. 6

1.5.1

Ad Hoc

La más básica se da entre dos ordenadores equipados con tarjetas adaptadoras para WLAN, de modo que pueden poner en funcionamiento una red independiente siempre que estén dentro del área que cubre cada uno. Esto es llamado red de igual a igual (peer to peer) también llamado ad hoc . Cada cliente tendría únicamente acceso a los recursos del otro cliente pero no a un servidor central. Este tipo de redes no requiere administración o preconfiguración.

Práctica: Creación de una red ad-hoc 1.5.2 Infraestructura.

Instalando un Punto de Acceso se puede doblar la distancia a la cuál los dispositivos pueden comunicarse, ya que estos actúan como repetidores.

Desde que el punto de acceso se conecta a la red cableada cualquier cliente tiene acceso a los recursos del servidor y además gestionan el tráfico de la red entre los terminales más próximos. Cada punto de acceso puede servir a varias máquinas, según el tipo y el número de transmisiones que tienen lugar. Existen muchas aplicaciones en el mundo real con un rango de 15 a 50 dispositivos cliente con un solo punto de acceso.

Los puntos de acceso tienen un alcance finito, del orden de 150 m en lugares u zonas abiertas. En zonas grandes como por ejemplo un campus universitario o un edificio es probablemente necesario más de un punto de acceso. La meta es cubrir el área con células que solapen sus áreas de modo que los clientes puedan moverse sin cortes entre un grupo de puntos de acceso. Esto es llamado roaming.

Para resolver problemas particulares de topologías, el diseñador de la red puede elegir usar un Punto de Extensión (EPs) para aumentar el número de puntos de acceso a la red, de modo que funcionan como tales pero no están enganchados a la red cableada como los puntos de acceso. Los puntos de extensión funcionan como su nombre indica: extienden el alcance de la red retransmitiendo las señales de un cliente a un punto de acceso o a otro punto de extensión. Los puntos de extensión pueden encadenarse para pasar mensajes entre un punto de acceso y clientes lejanos de modo que se construye un puente entre ambos.

Uno de los últimos componentes a considerar en el equipo de una WLAN es la antena direccional. Por ejemplo: si se quiere una Lan sin cable a otro edificio a 1 km de distancia. Una solución puede ser instalar una antena en cada edificio con línea de visión directa. La antena del primer edificio está conectada a la red cableada mediante un punto de acceso. Igualmente en el segundo edificio se conecta un punto de acceso, lo cual permite una conexión sin cable en esta aplicación.

Práctica: Creación de una red en infraestructura.

Pág. 7

1.6

Estándares.

El estándar IEEE 802.11 o Wi-Fi de IEEE define el uso de los dos niveles inferiores de la arquitectura OSI (capas física y de enlace de datos), especificando sus normas de funcionamiento en una WLAN. Recordar que los protocolos de la rama 802.x definen la tecnología de redes de área local y redes de área metropolitana.

1.6.1 802.11b La revisión 802.11b del estándar original fue ratificada en 1999. 802.11b tiene una velocidad máxima de transmisión de 11 Mbit/s y utiliza el mismo método de acceso definido en el estándar originalCSMA/CA. El estándar 802.11b funciona en la banda de 2.4 GHz. Debido al espacio ocupado por la codificación del protocolo CSMA/CA, en la práctica, la velocidad máxima de transmisión con este estándar es de aproximadamente 5.9 Mbit/s sobre TCP y 7.1 Mbit/s sobre UDP. 1.6.2 802.11g En junio de 2003, se ratificó un tercer estándar de modulación: 802.11g.

Que es la evolución del estándar 802.11b, Este utiliza la banda de 2.4 Ghz (al igual que el estándar 802.11b) pero opera a una velocidad teórica máxima de 54 Mbit/s, que en promedio es de 22.0 Mbit/s de velocidad real de transferencia, similar a la del estándar 802.11a. Es compatible con el estándar b y utiliza las mismas frecuencias. Buena parte del proceso de diseño del estándar lo tomó el hacer compatibles los dos estándares. Sin embargo, en redes bajo el estándar g la presencia de nodos bajo el estándar b reduce significativamente la velocidad de transmisión.

Actualmente se venden equipos con esta especificación, con potencias de hasta medio vatio, que permite hacer comunicaciones de hasta 50 km con antenas parabólicas o equipos de radio apropiados.

1.6.3 802.11n En enero de 2004, el IEEE anunció la formación de un grupo de trabajo 802.11 (Tgn) para desarrollar una nueva revisión del estándar 802.11. 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 unas 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). Existen también otras propuestas alternativas que podrán ser consideradas. El estándar ya está redactado, y se viene implantando desde 2008. A principios de 2007 se aprobó el segundo

Pág. 8

boceto del estándar. Anteriormente ya había dispositivos adelantados al protocolo y que ofrecían de forma no oficial éste estándar (con la promesa de actualizaciones para cumplir el estándar cuando el definitivo estuviera implantado). Ha sufrido una serie de retrasos y el último lo lleva hasta Noviembre de 2009. Habiéndose aprobado en Enero de 2009 el proyecto 7.0 y que va por buen camino para cumplir las fechas señaladas.[1] A diferencia de las otras versiones de Wi-Fi, 802.11n puede trabajar en dos bandas de frecuencias: 2,4 GHz (la que emplean 802.11b y 802.11g) y 5 GHz (la que usa 802.11a). Gracias a ello, 802.11n es compatible con dispositivos basados en todas las ediciones anteriores de Wi-Fi. Además, es útil que trabaje en la banda de 5 GHz, ya que está menos congestionada y en 802.11n permite alcanzar un mayor rendimiento.

El estándar 802.11n fue ratificado por la organización IEEE el 11 de septiembre de 2009 con una velocidad de 600 Mbps en capa física.

1.7 Asignación de Canales Los estándares 802.11b y 802.11g utilizan la banda de 2.4 – 2.5 Ghz. En esta banda, se definieron 11 canales utilizables por equipos WIFI, los cuales pueden configurarse de acuerdo a necesidades particulares. Sin embargo, los 11 canales no son completamente independientes (canales contiguos se superponen y se producen interferencias) y en la práctica sólo se pueden utilizar 3 canales en forma simultánea (1, 6 y 11). Esto es correcto para USA y muchos países de América Latina, pues en Europa, el ETSI ha definido 13 canales. En este caso, por ejemplo en España, se pueden utilizar 4 canales noadyacentes (1, 5, 9 y 13). Esta asignación de canales usualmente se hace sólo en el punto de acceso, pues los “clientes” automáticamente detectan el canal, salvo en los casos en que se forma una red ad hoc o punto a punto cuando no existe punto de acceso, Cada canal ocupa 22 MHz de ancho de banda.

Pág. 9

Pรกg. 10

1.8

Seguridad y fiabilidad.

Uno de los problemas más graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi es la progresiva saturación del espectro radioeléctrico, debida a la masificación de usuarios, esto afecta especialmente en las conexiones de larga distancia (mayor de 100 metros). En realidad Wi-Fi está diseñado para conectar ordenadores a la red a distancias reducidas, cualquier uso de mayor alcance está expuesto a un excesivo riesgo de interferencias.

Un muy elevado porcentaje de redes son instalados sin tener en consideración la seguridad convirtiendo así sus redes en redes abiertas (o completamente vulnerables a los crackers), sin proteger la información que por ellas circulan.

Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes.

Utilización de protocolos de cifrado de datos para los estándares Wi-Fi como el WEP, el WPA, o el WPA2 que se encargan de codificar la información transmitida para proteger su confidencialidad, proporcionados por los propios dispositivos inalámbricos.

1.8.1

W E P.

Este sistema cifra los datos en su red de forma que sólo el destinatario deseado pueda acceder a ellos. Los cifrados de 64 y 128 bits son dos niveles de seguridad WEP. WEP codifica los datos mediante una “clave” de cifrado antes de enviarlo al aire. Este tipo de cifrado no esta muy recomendado, debido a las grandes vulnerabilidades que presenta, ya que cualquier cracker puede conseguir sacar la clave.

En el sistema WEP se pueden utilizar dos métodos de autenticación: Sistema Abierto y Clave Compartida.

Para más claridad hablaremos de la autenticación WEP en el modo de Infraestructura (por ejemplo, entre un cliente WLAN y un Punto de Acceso), pero se puede aplicar también al modo Ad-Hoc. En la autenticación de Sistema Abierto, el cliente WLAN no se tiene que identificar en el Punto de Acceso durante la autenticación. Así, cualquier cliente, independientemente de su clave WEP, puede verificarse en el Punto de Acceso y luego intentar conectarse. En efecto, la no autenticación (en el sentido estricto del término) ocurre. Después de la autenticación y la asociación, el sistema WEP puede ser usado para cifrar los paquetes de datos.

En este punto, el cliente tiene que tener las claves correctas.

Pág. 11

1.8.2

W P A.

WPA fue diseñado para utilizar un servidor de autentificación (normalmente un servidor RADIUS), que distribuye claves diferentes a cada usuario (a través del protocolo 802.1x ); sin embargo, también se puede utilizar en un modo menos seguro de clave pre-compartida (PSK - Pre-Shared Key) para usuarios de casa o pequeña oficina. La información es cifrada utilizando el algoritmo RC4 (debido a que WPA no elimina el proceso de cifrado WEP, sólo lo fortalece), con una clave de 128 bits.

Una de las mejoras sobre WEP, es la implementación del Protocolo de Integridad de Clave Temporal (TKIP - Temporal Key Integrity Protocol), que cambia claves dinámicamente a medida que el sistema es utilizado. Cuando esto se combina con un vector de inicialización mucho más grande, evita los ataques de recuperación de clave (ataques estadísticos) a los que es susceptible WEP.

1.8.3

W P A 2.

Una vez finalizado el nuevo estándar 802.11i se crea el WPA2 basado en este. WPA se podría considerar de "migración”, mientras que WPA2 es la versión certificada del estándar de la IEEE.

Dispositivos.

1.9

Router.

Los router son los que reciben la señal de la línea ofrecida por el operador de telefonía. Se encargan de todos los problemas inherentes a la recepción de la señal, incluidos el control de errores y extracción de la información, para que los diferentes niveles de red puedan trabajar. Además, el router efectúa el reparto de la señal, de forma muy eficiente.

Pág. 12

1.10

Punto de Acceso.

1.11

Tarjetas wifi.

Los puntos de acceso funcionan a modo de emisor remoto, es decir, en lugares donde la señal Wi-Fi del router no tenga suficiente radio se colocan estos dispositivos, que reciben la señal bien por un cable UTP que se lleve hasta él o bien que capturan la señal débil y la amplifican.

Los dispositivos de recepción abarcan tres tipos mayoritarios: tarjetas PCI, tarjetas PCMCIA y tarjetas USB: Las tarjetas PCI para Wi-Fi se agregan a los ordenadores de sobremesa.

Hoy en día están perdiendo terreno debido a las tarjetas USB. Las tarjetas PCMCIA son un modelo que se utilizó mucho en los primeros ordenadores portátiles, aunque están cayendo en desuso, debido a la integración de tarjeta inalámbricas internas en estos ordenadores. La mayor parte de estas tarjetas solo son capaces de llegar hasta la tecnología B de WiPág. 13

Fi, no permitiendo por tanto disfrutar de una velocidad de transmisión demasiado elevada Las tarjetas USB para Wi-Fi son el tipo de tarjeta más común que existe y más sencillo de conectar a un pc, ya sea de sobremesa o portátil, haciendo uso de todas las ventajas que tiene la tecnología USB.

1.12

Antenas.

Una antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.

Existe una gran diversidad de tipos de antenas, dependiendo del uso a que van a ser destinadas. En unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser directivas (ejemplo: una emisora de radio comercial o una estación base de teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia en una dirección y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones de radioenlaces). También es una antena la que está integrada en la computadora portátil para conectarse a las redes Wi-Fi. 1.12.1 Tipos de Antenas inalámbricas.

Las entenas inalámbricas se pueden dividir en 3 tipos: •

Antenas direccionales (o directivas) Orientan la señal en una dirección muy determinada con un haz estrecho pero de largo alcance. Una antena direccional actúa de forma parecida a un foco que emite un haz concreto y estrecho pero de forma intensa (más alcance).

Las antenas Direccionales "envían" la información a una cierta zona de cobertura, a un ángulo determinado, por lo cual su alcance es mayor, sin embargo fuera de la zona de cobertura no se "escucha" nada, no se puede establecer comunicación entre los interlocutores.

El alcance de una antena direccional viene determinado por una combinación de los dBi de ganancia de la antena, la potencia de emisión Pág. 14

del punto de acceso emisor y la sensibilidad de recepción del punto de acceso receptor.

•

Antena omnidireccionales Orientan la señal en todas direcciones con un haz amplio pero de corto alcance. Si una antena direccional sería como un foco, una antena omnidireccional sería como una bombilla emitiendo luz en todas direcciones pero con una intensidad menor que la de un foco, es decir, con menor alcance.

Las antenas Omnidireccionales "envían" la información teóricamente a los 360 grados por lo que es posible establecer comunicación independientemente del punto en el que se esté. En contrapartida el alcance de estas antenas es menor que el de las antenas direccionales.

El alcance de una antena omnidireccional viene determinado por una combinación de los dBi de ganancia de la antena, la potencia de emisión del punto de acceso emisor y la sensibilidad de recepción del punto de acceso receptor. A mismos dBi, una antena sectorial o direccional dará mejor cobertura que una omnidireccional.

•

Antenas sectoriales Son la mezcla de las antenas direccionales y las omnidireccionales. Las antenas sectoriales emiten un haz más amplio que una direccional pero no tan amplio como una omnidireccional. La intensidad (alcance) de la antena sectorial es mayor que la omnidireccional pero algo menor que la direccional.

Siguiendo con el ejemplo de la luz, una antena sectorial sería como un foco de gran apertura, es decir, con un haz de luz más ancho de lo normal.

Para tener una cobertura de 360º (como una antena omnidireccional) y un largo alcance (como una antena direccional) deberemos instalar o tres

Pág. 15

antenas sectoriales de 120º ó 4 antenas sectoriales de 80º. Las antenas sectoriales suelen ser más costosas que las antenas direccionales u omnidireccionales.

1.12.2 Apertura vertical y apertura horizontal La apertura es cuanto se "abre" el haz de la antena. El haz emitido o recibido por una antena tiene una abertura determinada verticalmente y otra apertura determinada horizontalmente.

En lo que respecta a la apertura horizontal, una antena omnidireccional trabajará horizontalmente en todas direcciones, es decir, su apertura será de 360º. Una antena direccional oscilará entre los 4º y los 40º y una antena sectorial oscilará entre los 90º y los 180º.

La apertura vertical debe ser tenida en cuenta si existe mucho desnivel entre los puntos a unir inalámbricamente. Si el desnivel es importante, la antena deberá tener mucha apertura vertical. Por lo general las antenas, a más ganancia (potencia por decirlo de algún modo) menos apertura vertical. En las antenas direccionales, por lo general, suelen tener las mismas aperturas verticales y horizontales.

1.12.3

Diagrama de radiación (Patrón de radiación)

Es la representación gráfica de las características de radiación de una antena, en función de la dirección (coordenadas en azimut y elevación). Lo más habitual es representar la densidad de potencia radiada, aunque también se pueden encontrar diagramas de polarización o de fase. Atendiendo al diagrama de radiación, podemos hacer una clasificación general de los tipos de antena y podemos definir la directividad de la antena (antena isotrópica, antena directiva, antena bidireccional, antena omnidireccional,…) Dentro de los diagramas de radiación podemos definir diagrama copolar aquel que representa la radiación de la antena con la polaridad deseada y contrapolar al diagrama de radiación con polaridad contraria.

En el caso de las llamadas omnidireccionales, la energía se irradia en 360º en torno a la antena, pero en el plano horizontal y el gráfico que nos muestran los fabricantes es similar a este:

Pág. 16

La siguiente figura muestra el diagrama de radiación, en el plano vertical, correspondiente a la misma antena anterior:

Con respecto al plano vertical, se podrá observar que dependerá del modelo y el fabricante, es decir que, aquí está la diferencia más notoria entre los distintos modelos y fabricantes.

Para mejor comprensión, mostramos ambos diagramas combinados, en 3D.

Los datos más relevantes que podemos ver en un diagrama de radiación son: Diagrama de radiación vertical de una antena direccional.

Pág. 17

Lóbulo Principal.- Corresponde al área donde se concentra la mayor cantidad de energía y donde se obtiene la mayor ganancia.

Lóbulo Secundario.- Corresponden a todos aquellos distintos al Principal donde su energía es menor y de menor ganancia.

Nulos.- Aquellas zonas donde la energía es sustancialmente menor, comparada con la principal. Normalmente tiene ganancia negativa.

Lóbulos Traseros.- Son aquellos que se encuentran en dirección opuesta.

1.12.4 ¿ Qué antenas debemos instalar ?

Las antenas direccionales se suelen utilizar para unir dos puntos a largas distancias mientras que las antenas omnidireccionales se suelen utilizar para dar señal extensa en los alrededores.

Las Pág. 18

antenas sectoriales se suelen utilizan cuando se necesita un balance de las dos cosas, es decir, llegar a largas distancias y a la vez, a un área extensa.

Si necesita dar cobertura de red inalámbrica en toda un área próxima (una planta de un edificio o un parque por ejemplo) lo más probable es que utilice una antena omnidireccional. Si tiene que dar cobertura de red inalámbrica en un punto muy concreto (por ejemplo un PC que está bastante lejos) utilizará una antena direccional, finalmente, si necesita dar cobertura amplia y a la vez a larga distancia, utilizará antenas sectoriales.

Pág. 19

Wireless Wide Area Network.

1.13 GSM. La telefonía móvil es un servicio de telecomunicaciones que nos permite comunicarnos a distancia en cualquier momento y lugar.

La telefonía móvil sustituye los cables por las ondas electromagnéticas, también llamadas ondas de radio, que son las que hacen posible establecer la comunicación. Estas ondas son muy comunes en nuestro ambiente y, por ejemplo, son del mismo tipo que las utilizadas por las emisoras de televisión o las de radio, por lo que forman parte de nuestra vida cotidiana.

Cuando un usuario quiere establecer una comunicación desde su teléfono móvil, tiene lugar un conjunto de acciones que se producen a una velocidad extraordinaria, casi a la velocidad de la luz.

El teléfono móvil que inicia la comunicación, convierte la voz o datos en ondas electromagnéticas y las envía a las antenas de la estación base más cercana. Si el teléfono no consigue comunicarse con una estación base, recibiremos el mensaje de que estamos sin cobertura.

Las antenas de la estación base convierten las ondas electromagnéticas del móvil en señales que envía, a través de los equipos instalados en el emplazamiento (normalmente en una caseta), a la red de comunicaciones. Si en esta red se encuentra el usuario con el que queremos comunicarnos, se establece la comunicación.

Las Estaciones Base tienen varios elementos: •

•

•

Antenas: Permiten establecer la comunicación con los usuarios que se encuentran dentro de la zona de cobertura de la estación base. Se encargan de emitir o recibir las ondas de radio que se intercambian con el teléfono móvil. Cuanto más cerca estén los teléfonos móviles de las antenas, mejor será la cobertura y menores son las potencias que tienen que emitir tanto el teléfono como la base.

Mástil: Es la estructura en la que se instalan las antenas. Tienen diferentes alturas, formas o tamaños dependiendo de dónde estén situados. Las antenas normalmente deben elevarse para que las emisiones y recepción de las ondas sea correcta.

Caseta de equipos: Para que las antenas puedan intercambiar las ondas de radio con el teléfono móvil necesitan una serie de equipos que se instalan en una caseta especialmente diseñada.

La red de telefonía móvil está constituida por una red de estaciones base que permite localizar el terminal que realiza una llamada y transportar su comunicación. La zona de cobertura está dividida en pequeñas células, de ahí

Pág. 20

que la red también reciba el nombre de celular, que pueden abarcar un área con un radio aproximado de 100-200 metros en zona urbana y de 5 a 8 kilómetros en zona rural o abierta .

Los sistemas de telefonía móvil actuales de España utilizan las bandas de 900, 1.800 y 2.000 MHz. La banda de frecuencia de 900 MHz. es muy próxima a la utilizada por la televisión (la televisión utiliza las frecuencias hasta 850 MHz.). Frecuencias cercanas a los 1.800 MHz. son utilizadas por los teléfonos inalámbricos en los hogares.

Los teléfonos móviles deben cumplir diversos estándares técnicos para su correcto funcionamiento en la red de telefonía móvil y con las oportunas garantías para el usuario en lo relativo a la exposición a Campos Electromagnéticos. De entre todos los parámetros que deben cumplirse, los teléfonos tienen un valor de potencia máxima para el que están diseñados y comprobados.

Para los terminales que se comercializan usualmente, los valores típicos máximos de potencia media oscilan entre 125 mW y 250 mW, según el tipo de terminal y la banda de frecuencia utilizada.

1.14 GPRS. General Packet Radio Service (GPRS) o servicio general de paquetes vía radio es una extensión del Sistema Global para Comunicaciones Móviles (Global System for Mobile Communications o GSM) para la transmisión de datos no conmutada (o por paquetes).

Pág. 21

GPRS se puede utilizar para servicios tales como Wireless Application Protocol (WAP) , servicio de mensajes cortos (SMS), servicio de mensajería multimedia (MMS), Internet y para los servicios de comunicación, como el correo electrónico y la World Wide Web (WWW). La transferencia de datos de GPRS se cobra por volumen de información transmitida (en kilo o megabytes), mientras que la comunicación de datos a través de conmutación de circuitos tradicionales se factura por minuto de tiempo de conexión, independientemente de si el usuario utiliza toda la capacidad del canal o está en un estado de inactividad. GPRS da mejor rendimiento a la conmutación de paquetes de servicios, en contraposición a la conmutación de circuitos, donde una cierta calidad de servicio (QoS) está garantizada durante la conexión

1.15

UMTS.

Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (Universal Mobile Telecommunications System - UMTS) es una de las tecnologías usadas por los móviles de tercera generación (3G, también llamado W-CDMA), sucesora de GSM. Sucesora debido a que la tecnología GSM propiamente dicha no podía seguir un camino evolutivo para llegar a brindar servicios considerados de Tercera Generación.

Aunque inicialmente esté pensada para su uso en teléfonos móviles, la red UMTS no esta limitada a estos dispositivos, pudiendo ser utilizada por otros.

Sus tres grandes características son las capacidades multimedia, una velocidad de acceso a Internet elevada, la cual también le permite transmitir audio y video en tiempo real; y una transmisión de voz con calidad equiparable a la de las redes fijas. Además, dispone de una variedad de servicios muy extensa.

En España, el 13 de marzo del año 2000 se adjudicaron las 4 licencias UMTS disponibles a las operadoras Telefónica Móviles (Movistar), Airtel (actualmente Vodafone), Amena (actualmente Orange) y al consorcio Xfera (más conocido como Yoigo).

1.16

HSPA y HSDPA.

High-Speed Packet Access (HSPA) es la combinación de tecnologías posteriores y complementarias a la 3ª generación de telefonía móvil (3G), como son el 3.5G o HSDPA. La tecnología HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) es la optimización de la tecnología espectral UMTS/WCDMA, y consiste en un nuevo canal compartido en el enlace descendente (downlink) que mejora significativamente la capacidad máxima de transferencia de información pudiéndose alcanzar tasas de hasta 14 Mbps.

Pág. 22

Es la evolución de la tercera generación (3G) de tecnología móvil, llamada 3.5G, y se considera el paso previo antes de la cuarta generación (4G), la futura integración de redes.

Cobertura España: * Orange España se convirtió en el primer operador en ofrecer servicio HSDPA en España. Comenzaron el despliegue en Madrid, Barcelona, Zaragoza, Burgos y Pamplona el 19 de junio de 2006, totalizando un 29% de la población. El servicio comenzó ofreciendo 1.8 Mbps. Hacia noviembre de 2006 se pretende tener bajo cobertura al 41% de la población, con un servicio de 3.6 Mbps. * Movistar y Amena mantuvieron pruebas de HSDPA en Barcelona durante la conferencia 3GSM World Congress, celebrada en esta ciudad en febrero de 2006. * Movistar comenzó pruebas preliminares del servicio HSDPA en abril de 2006. * Vodafone comenzó pruebas preliminares en la ciudad de Salamanca en marzo de 2006. Lanzó el servicio en Madrid, Barcelona, Zaragoza, Valencia, Sevilla, Bilbao, Málaga y Albacete en junio de 2006 A finales de 2006 la cobertura alcanzaba el 68% de la población con calidad 3,6 Mbps. * Yoigo desde noviembre de 2008 ofrece HSDPA a 3,6 Mbps utilizando la red de Movistar y está actualizando la suya. * Simyo utiliza las redes HSDPA/WCDMA de Orange España Terminales: * Apple anunció el 9 de junio de 2008 el nuevo iPhone 3G, con tecnología HSDPA. Una gran mejora respecto a la que utilizaba anteriormente, EDGE. Con la aparición en 2009 del nuevo iPhone 3G S se mantuvo el uso de esta tecnología. En 2010 se prevé la aparición de un nuevo modelo de iPhone que alcanzará mayores velocidades de datos. * BenQ lanzó su primer HSDPA, el EF91, en julio de 2006. * BlackBerry Anuncio en el mes de mayo del 2008 el estreno de su primer celular con soporte de HSDPA, es el primero de la serie 9000 y esta siendo comercializado con el nombre de "Bold" * High Tech Computer Corporation lanzó el TYTN handset/PocketPC Phone Edition (comercializado como Qtek 1605 en Vodafone y SPV M3100 en Orange) que sporta HSDPA. * LG Electronics lánzó LG Chocolate (U830) a finales de 2006, que soporta una velocidad de 3.6 Mbit/s HSDPA. El LG CU500 también soporta una velocidad HSDPA, pero hasta 1.8 Mbit/s. También el LG Ku990. * Motorola lanzó tres HSDPA handsets llamados RAZR maxx V6, RAZR V3xx, and KRZR K3 También Motorola K1. * NEC lanzó el N902iX High Speed junto con NTT Docomo's HSDPA network. * Nokia lanzó su primer teléfono HSDPA, el N95 en marzo de 2007. Es un dispositivo category 6, por lo que sporta velocidades de bajada de hasta 3.6 Mbit. Se lanzó el Nokia E90, Nokia 6120 classic y Nokia 6210 Navigator con HSDPA. En la actulidad Nokia tiene más de 45 eqiupo que soporta HSDPA

Pág. 23

* Sony Ericsson lanzó el Z750. En junio de 2007 también anunció el K850i y el W910i que es dispositivo categoría 6, por lo que soporta velocidades de descarga de hasta 3.6 Mbit. * Samsung: Samsung F110, Samsung Omnia.

Pág. 24

Prácticas o trabajos a realizar por los alu m nos:

1- Conexión Bluetooth PC - móvil.

2- Multimedia wifi (media center extender, proyector wifi, impresora wifi, …)

3- Estudio de Ofertas de conexión a Internet móvil en el mercado.

4- Estudio de Ofertas de conexión HSDPA para portátiles en el mercado.

5- Estudio de las antenas comercializadas y alcances de las mismas.

6- Funcionamiento del protocolo de comunicación en una red WI-FI. Problemas para la transmisión de la señal.

7- Software informativo sobre la cobertura y calidad de la señal de las redes inalámbricas disponibles.

8- Red por infrarrojos. IrDA.

Pág. 25