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Boletín electrónico / Número 14 - Agosto, 2005

Introducción a las redes Wi-Fi

Introducción

Bajo el título de “Redes WiFi”, donde WiFi proviene de Wireless Fidelity, agrupamos a un conjunto de redes de área loca donde el medio de acceso es inalámbrico. Actualmente, las redes WiFi están basadas en el conjunto de estándares IEEE 802.11 (IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers).

Estándar IEEE 802.11

El primer componente del estándar IEEE 802.11 fue ratificado en 1997 y luego en 1999, cuando también se realizaron las primeras extensiones. La estructura de los estándares de la IEEE es tal que las extensiones se elaboran como modificaciones del estándar original y se nombran agregándole una letra al nombre del estándar. En el caso de 802.11, tenemos extensiones 802.11a, 802.11b, etc. En las referencias se presentan algunas de estas extensiones.

En realidad, el estándar 802.11 es sólo una parte de un conjunto más amplio de estándares de IEEE: el 802. La Figura 1(copiada de [1]) muestra esquemáticamente la estructura del conjunto de estándares 802, dedicado a las capas más bajas de arquitectura de redes.

La capa más baja es la física, Physical Layer en la Figura 1. Esta es la capa lógica encargada de definir los detalles físicos de la red, como ser potencia transmitida, esquema de modulación, etc.

Sobre la capa física, se ubica la capa de control de acceso al medio, Media Access Control (MAC Layer). Esta es la capa que permite la coordinación en el uso del medio de transmisión común entre todas las estaciones que desean comunicarse. Corresponde a una sub-capa inferior del Data Link Layer del modelo OSI de siete capas.

Uno de los componentes más conocidos es el estándar 802.3, correspondiente a la especificación de redes de área local (LAN) Ethernet. El éxito de 802.3 hizo que éste se convierta en una de las principales fuentes de las cuales toma el diseño del estándar IEEE 802.11.

Estándares industriales

Además del estándar IEEE 802.11, existen estándares establecidos por asociaciones de fabricantes. Si bien los estándares de la industria suelen seguir básicamente al IEEE 802.11, muchas veces la industria se adelanta (por cuestiones de mercado) a incorporar mejoras que llevan más tiempo de ser incorporadas a un estándar IEEE.

Una de las asociaciones de fabricantes más conocidas es la Wi-Fi Alliance (ver. http://www.wi-fi.org). Algunos de los miembros de esta asociación son Cisco, IBM, Intel Nokia, 3Com, Hewlett Packard, AMD, NEC. Avaya, Apple, Motorota y Microsoft. La importancia de estas compañías da una idea de la relevancia de la asociación.

Estaciones móviles y redes básicas

En esta sección presentamos algo de la nomenclatura básica en redes de WiFi que será utilizado a lo largo del curso.

A los equipos conectados a una red inalámbrica los denominaremos estaciones móviles o simplemente estaciones. La estructura básica de una red inalámbrica es denominada BSS, Basic Service Set. Puede pensarse un BSS como la mínima estructura en la cual se puede organizar un grupo de estaciones móviles que se comunican entre sí. Otra forma de entender una BSS, en una primera aproximación (aunque no exacta, como ya veremos), es como el área de alcance de la transmisión de radiofrecuencia. La Figura 2 (copiada y modificada de [1]) muestra dos BSSs con dos estaciones móviles cada una.

De 802.11 modificado:

Infraestructura

Existen dos tipos de redes diferentes:

1. Redes de infraestructura:

En este caso, cada BSS está organizada alrededor de una estación que puede permitir el acceso a una red mayor, por ejemplo, a una LAN cableada. La estación especial recibe, por esto, el nombre de punto de acceso. En inglés es access point, por lo que en muchas oportunidades nos referiremos a él como AP.

2. Redes independientes o ad hoc:

Son redes formadas por un solo BSS, denominado IBSS (Independent BSS), que no se estructuran alrededor de ninguna estación con funciones particulares, sino que distribuyen las tareas de coordinación entre sí.

Los BSSs de redes de infraestructura se pueden agrupar formando una entidad mayor conocida como Extended Service Set (ESS). Un ESS es simplemente una red conformada por un conjunto de BSSs donde la conectividad entre BSSs está dada gracias a las funciones de puente de los puntos acceso. El medio a través del cual están conectados los puntos de acceso (que puede ser una LAN cableada, como ya se mencionó) se denomina Distribution System (DS). En cambio, el medio común a un BSS se denomina Wireless Distribution System (WDS). La Figura 3 (copiada con algunas modificaciones de [1]), representa esquemáticamente estos conceptos.

Solapamiento de redes

Si bien hemos estado hablando de BSSs como áreas bien definidas, esto no es así en la realidad. Por un lado, no son verdaderamente áreas, porque el alcance de las ondas de radiofrecuencia transmitidas no es uniforme en todo el volumen, sino que puede ser direccional. Dicho de otra manera, no necesariamente una estación móvil en el cuarto piso puede no pertenecer a la misma BSS que otra estación móvil exactamente debajo en el tercer piso.

Por otro lado, las “áreas” de cobertura de las BSSs no están bien definidas porque una estación puede estar dentro del área de cobertura de, por ejemplo, dos puntos de acceso, como se muestra en la Figura 4 (extraída de [1]).

Referencias

[1] ANSI/IEEE Estándar 802.11. Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications. 1999.