Fundamentos de Redes Inalambricas

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Unidad IAFundamentos de comunicaciones inalámbricas.

Horacio Vega FCCNA – CCAI – CCNAS - CCNP

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Estamos en la Semana……..

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Recomendaciones El alumno deberá tener un cuaderno y tomar apuntes.

Asistencia 60%

Las materias son acumulativas.

La puntualidad es un requisito fundamental para su futuro en la vida laboral. 15 minutos para llegar atrasado y luego al cambio de hora.

No use dispositivos de audio en clases. No use celulares en clases No use estas o cualquier otra aplicación en su Pc o Smartphone.

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Características del espectro de Radio Frecuencia


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Espectro radioeléctrico.

Las redes inalambricas usan señales de RF.

Las señales de Radio Frecuencia son una onda electromágnetica.

El espectro define los tamaños de onda, agrupados por categorías.

El rango de las redes inalambricas esta en el espectro de microondas.

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Espectro inalámbrico

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Sistemas de unidades y medidas en radio

El rango de variabilidad de frecuencia ha obligado a utilizar múltiplos de la unidad básica de la frecuencia (Hertz).

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Tipos de redes Inalámbricas


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Tipos de redes Inalámbricas

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Clasificación de redes, servicios y tecnologías inalámbricas

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Clasificación de los medios de transmisión

No guiados

electromagnético ondas de radio

Comunicaciones terrestres

radiodifusión AM, FM

televisiónanalógica NTSC

digital ISDB‐TbMMDS

enlaces microondas minilinktrunked Tetracoordless DECT‐1900

celular2G: GSM

3G: UMTS

datosWPAN BlueToothWLAN WIFI, DLNAWMAN WiMax

Comunicaciones satelitales

Televisión DBS, DTHDatos VSATTelefoníaGeoposicionamiento GPS

Telemetría/Telecontrol ZigbeeRFID

óptico InfrarrojoTelemetría/Telecontrol Mando a distanciacomunicaciones terrestres FSO

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Aplicaciones en el espectro de frecuenciasVHF (Very High Frequencies – Frecuencias muy altas)Canales de televisión (del 2 al 6), 54 a 88 MHzEmisoras FM(Frecuencia Modulada), 88 a 108 MHzBanda de radio aeronáutica, 108 a 137 MHzCanales de televisión (del 7 al 13), 174 a 220 MHz

UHF (Ultra High Frequencies – Frecuencias ultra altas)Canales de televisión del 14 al 83 – 470 a 890 MHzGPS (Global Positioning System ‐ Sistema de Posicionamiento Global), 1227 a 1575 MHzGSM (Global System for Mobile Communications – Sistema Global para Telefonía Móvil o Celular), 900 a 1900 MHzWi‐Fi (802.11b) (Wireless Fidelity – Fidelidad inalámbrica), 2,4 GHzBluetooth, 2,45 GHz

SHF (Super High Frequencies – Frecuencias super altas)Wimax, 3,5 GHz se encuentra en la banda SHF o SWLL, 5,8 GHz VSAT, 8,0 GHzTV Satelital (12 GHz) se encuentra en la banda SHF o Ku

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Características del medio de transmisión


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Propagación de ondas electromagnéticas.

Las señales inalámbricas son ondas electromagnéticas, que pueden viajar a través del espacio.

Ningún medio físico es necesario para las señales inalámbricas, que viajan tan bien en el vacío del espacio como lo hacen a través del aire en un edificio de oficinas.

La capacidad de las ondas de radio de atravesar las paredes y abarcar grandes distancias convierten a la tecnología inalámbrica en una forma versátil de construir una red.

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Modelos de representación

Componentes de equipos en enlace de radio bidireccional:

Inte

rfaz

Cod

ifica

dor

Mod

ulad

or

Salid

a R

F

Inte

rfaz

Dec

odifi

cado

r

Dem

odul

ador

Ent

rada

RF

transmisor

receptor

Inte

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Cod

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Mod

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Dec

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rada

RF

transmisor

receptor

Antena Antena

Perturbaciones a la tx:• Atenuación• Ruido• Distorsión• Interferencia

Canal de radio(potencia, frecuencia, BW)

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Clasificación de RI


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LTE (4G)

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El IEEE adoptó la cartera 802 LAN/MAN de estándares de arquitecturade red de computadoras.Los dos grupos de trabajo 802 dominantes son 802.3 Ethernet y IEEE802.11 LAN inalámbrica.

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WPAN: Redes personales.

Las redes PAN son conocidas por bastantes usuarios, sobre todola juventud es la más familiarizada, están las redes que se usanactualmente mediante el intercambio de información medianteinfrarrojos.

Estas redes son muy limitadas dado su corto alcance, necesidadde visión sin obstáculos entre los dispositivos que se comunican ysu baja velocidad (hasta 115 kbps).

Se encuentran principalmente en ordenadores portátiles, PDAs(Agendas electrónicas personales), teléfonos móviles y algunasimpresoras, dentro de estas redes también aparece Bluetoothposibilita la transmisión de voz y datos entre diferentesdispositivos mediante un enlace por las radiofrecuencias.

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WLAN

La WLAN se usa generalmente para ampliar los límitesde la red de área local (LAN, local wired network). LasWLAN usan la tecnología RF y cumplen con losestándares IEEE 802.11.

Permiten a muchos usuarios conectarse a una redconectada por cable mediante un dispositivo conocidocomo punto de acceso (AP).

El punto de acceso proporciona una conexión entre loshosts inalámbricos y los hosts en una red Ethernetconectada por cable.

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WWAN

Las redes WWAN proporcionan cobertura en áreasextremadamente grandes.

Un buen ejemplo de esta tecnología WWAN es la redpor teléfono celular.

Estas redes utilizan tecnologías como el accesomúltiple por división de código (CDMA, Code DivisionMultiple Access) o el sistema global para comunicacionesmóviles (GSM, Global System for Mobile Communication) yestán generalmente reguladas por entidadesgubernamentales.

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Desarrollo de sistemas alámbricos e inalámbricos terrestres

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Sistemas de Transmisión Inalámbrica


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Comparación entre una RI y una LAN

Las Redes Inalámbricas utilizan radiofrecuencia (RF) en lugarde cables en la capa física y la subcapa MAC de la capa deenlace de datos. Comparada con el cable, la RF tiene lassiguientes características:

La RF no tiene límites.

La señal RF no está protegida de señales exteriores, como sí loestá el cable en su envoltura aislante.

La transmisión RF está sujeta a los mismos desafíos inherentes acualquier tecnología basada en ondas, como la radio comercial.

Las bandas RF se regulan en forma diferente en cada país.

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Tecnologías que lideran el mercado Inalámbrico

• Bluetooth

• WLAN

• Móvil o celular

• Wireless Local Loop (WLL)

• Wimax

• V‐SAT

• TV Satelital

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Ventajas de las redes inalámbricas

Muchas de las ventajas proporcionadas por las redes inalámbricas son:

Movilidad

Escalabilidad

Flexibilidad

Ahorro de costos a corto y largo plazo

Ventajas de Instalación

Fiabilidad en entornos complejos

Reducción del tiempo de instalación

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Aplicaciones Inalámbricas

Una aplicación común de comunicación de datos inalámbrica es eluso móvil. Algunos ejemplos de uso móvil incluyen los siguientes:

Comunicaciones persona a persona desde automóviles o aviones enmovimiento

Transmisiones de comunicación satelital

Señales de telemetría a sondas espaciales remotas

Enlaces de comunicación a transbordadores espaciales y estacionesespaciales

Comunicaciones sin basarse en cobre o hebras de fibra óptica

Comunicaciones de cualquiera a cualquiera para intercambiar datos en lared

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Entornos de las redes inalámbricas

Negocios

Almacenes de deptos

Centros Medicos

Educación

•Comercio

•Hogares

•Enlaces Outdoor

•Empresas

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Dispositivos que utilizan RI

PDA’s

Teléfonos

Impresoras

Projectores

Tablet PC’s

Camaras de seguridad

Scanners

Celulares

Notebooks

Netbooks

Smartphone

HP iPAQ 5450 PDA

Compaq Tablet PC

HHP Barcode Scanner

Epson Printer

SpectraLink Phone

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Parámetros de una comunicación inalámbrica


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Frecuencia

La frecuencia es la cantidad de repeticiones o ciclos por unidad detiempo, expresada en general en ciclos por segundo, o Hz.

Un ciclo por segundo es igual a 1 Hz.

La unidad de frecuencia corresponde a una oscilación porsegundo (1/s).

Las bajas frecuencias viajan más lejos en el aire que las altasfrecuencias.

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Amplitud

La amplitud es la distancia vertical, o la altura, entre las crestas dela onda.

Por la misma longitud de onda y frecuencia, pueden existirdiferentes amplitudes.

La amplitud representa la cantidad de la energía inyectada en laseñal.

El valor de la amplitud es por lo general regulada, ya que puedeafectar a los receptores.

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Longitud de onda (Wavelength)

La señal generada en el transmisor se envía a la antena.

El movimiento de los electrones genera un campo eléctrico, que es laonda electromagnética.

El tamaño del patrón del ciclo se llama la longitud de onda.

La longitud de onda es la distancia entre dos crestas (o valles)consecutivos y se mide en metros.

De esta manera una onda electromagnética con una frecuencia de2.4 GHz tiene una longitud de onda de 12.5 cm.

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Ganancia

La ganancia de una antena es una medida de su tendenciaa concretar la señal en una dirección específica.

La ganancia de cualquier antena es esencialmente, unamedida de lo bien que enfoca la energía RF irradiada enuna dirección en particular.

La unidad para medir la ganancia es el decibel [dB].

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Decibel

El decibel es una relación logarítmica entre voltajes, que seutiliza principalmente para medir ganancia.

También el decibel aparece cuando hablamos dedispositivos de audio como medida de la amplificación quebrinda un cierto componente.

El decibel, dado que es una relación logarítmica puedetomar valores positivos o negativos.

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Multiruta (Multipath)

Se produce cuando una señal se refleja en las superficies ylas señales llegan al receptor en diferentes momentos.

Retardan múltiples copias de la misma señal en el receptor .

Depende de la longitud de onda y la posición del receptor.

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Perdida de la ruta (Free Path Loss) Un factor crucial en el éxito o fracaso de un sistema de comunicaciones

es cuánta potencia procedente del transmisor llega al receptor.

Cuando la onda se propaga fuera del emisor, se vuelve más débil.

La cantidad de energía disminuye a medida que aumenta la distancia; la cantidad de la energía disponible en cada punto de la circunferencia es menor a medida que se aleja del círculo central, y el receptor sólo captura una parte de la energía irradiada

La determinación de un rango de la energía, es la determinación de la pérdida de energía en función de la distancia.

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Tipos de Enlaces en RI


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Enlaces punto a punto

Al utilizar bridges inalámbricos punto a punto, dos LANs puedenubicarse hasta a 40 km (25 millas) de distancia, como se muestraen la Figura.

No obstante, las antenas deben encontrarse en línea de visiónentre sí. Obstáculos tales como edificios, árboles y montañasocasionarán problemas de comunicación.

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Enlaces de punto a multipunto

Mediante estas antenas los sitios remotos pueden comunicarse entonces con el sitio principal.

En esta configuración, nuevamente, todas las LANs aparecen como un único segmento.

El tráfico desde un sitio remoto a otro se enviará al sitio principal y luego al otro sitio remoto. Los sitios remotos no pueden comunicarse directamente entre sí.

Debe mantenerse la línea de visión entre cada sitio remoto y el sitio principal.

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Enlaces de punto a multipunto

Para el bridging multipunto, se utiliza en general una antenaomnidireccional en el sitio principal.

Las antenas direccionales se utilizan en los sitios remotos. Estadistinción se muestra en la Figura .

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• Los enlaces Punto a Punto se consideran para extender las áreas decobertura en campus de grandes extensiones y para alcanzar locacionesremotas

• Características:– Tecnologías propietarias ó con WiFi 802.11a configurado P2P (Banda 5,7 Ghz)– 10, 20, 54 Mbps– Bajada desde antena cable UTP (Ethernet Directo)– Alcance entre 10 a 15 km– Requiere visibilidad entre extremos– Requiere concesión de Subtel

Enlace Punto a Punto 5 GHz 10 a 16 km

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• Los enlaces Punto a Multipunto se consideran para extender las áreas de coberturaen campus de grandes extensiones y para alcanzar locaciones remotas distribuyendoacceso a múltiples clientes en forma independiente

• Características:– Tecnología WiFi 802.11a Banda 5 ,7 Ghz– Bajada desde antena con cable UTP (Ethernet Directo)– Alcance ~ 16 km @ 6 Mbps (depende del tamaño de las antenas)– Velocidad disminuye con la distancia

• 54 Mbps @ 4 km• 6 Mbps @ 16 km

– Requiere visibilidad entre extremos– Soporta hasta 15 clientes independientemente

Enlace Punto a Multipunto 5 GHz

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• Enlaces P2P hasta 60 kms• Enlaces P2M hasta 30 kms• Características:

– Tecnología WiFi 802.16 Banda 5,7 Ghz sobre tecnología OFDM quepermite propagación con semi-visibilidad directa.

– Bajada desde antena con cable UTP (Ethernet Directo)– Ancho de banda hasta 24 Mbps– Requiere visibilidad entre extremos– Soporta hasta 15 clientes independientemente

Enlace Punto a Multipunto 5,7 GHz

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