Capítulo 1. Wireless LAN: Conceptos Generales CAPÍTULO 1 Wireless LAN: Conceptos Generales 1.1 Introducción Con el término wireless (inalámbrico, sin cables) se entiende un conjunto de tecnologías con capacidad de dialogar e interactuar entre sus dispositivos diversos (teléfonos, impresoras, portátiles, PDA, instalaciones HiFi, televisión, ordenadores, móviles, electrodomésticos, etc.) sin la necesidad de conexiones por cable. La tecnología sin cables, que actualmente ha obtenido gran importancia en las redes de comunicaciones, se remonta a los años ‘70. Hasta entonces, la posibilidad de conectar dispositivos, sin el uso de hilos, ha captado la atención de investigadores y empresarios. En el 1970, en particular, surge la necesidad de conectar con las Islas Hawai y en tal circunstancia, un grupo de investigadores da vida a AlohaNet, una de las primeras redes inalámbricas [3]. En los años ’90, cuando la capacidad de cálculo de los procesadores resultó suficiente para dirigir la retransmisión por radio, comenzó a tomar pie. Las primeras implementaciones resultaron costosas y no permitían comunicar con ningún otro sistema [3]. Pero, a continuación, en el 1994, la “comodidad” de conectar entre teléfonos móviles sin el uso de hilos, induce a sociedades como Ericsson, IBM, Intel, Nokia y Toshiba a poner a punto una nueva tecnología sin cables denominada Bluetooth [1]. También la telefonía móvil que desde hace tiempo utiliza el sistema GSM (Global System for Mobile communications) [2], hace uso de la tecnología wireless. 1 Capítulo 1. Wireless LAN: Conceptos Generales En particular, las WLAN (Wireless Local Area Network: Wireless LAN) son una extensión de las tradicionales LAN donde las transmisiones de información suceden por radiofrecuencia (RF) o mediante infrarrojos (IR). La WLAN actúa como red de acceso. Su medio de propagación es el aire. El sistema está compuesto por un conjunto de Basic Service Set (BSS), es decir, un grupo de estaciones (STA) en la misma área geográfica en grado de comunicar recíprocamente bajo el control de una única función de coordinación. Estas BSS están interconectadas con un sistema de distribución (Distribution System: DS) que conecta los diversos puntos de acceso (Access Point: AP). Todo el tráfico generado/recibido por las estaciones es transferido a través de estos puntos de acceso. 1.2 Ventajas de las redes WLAN La importancia de las redes wireless LAN viene dada, además de por las continuas difusiones de los dispositivos portátiles, por las principales ofertas aportadas a esta tipología de red [1]: ¾ Movilidad ¾ Velocidad y facilidad de instalación ¾ Escalabilidad y flexibilidad ¾ Reducción de los costes de mantenimiento e instalación ¾ Ausencia de cableado Por movilidad se entiende la posibilidad de proporcionar un servicio fiable independientemente de la localización del usuario, capaz de acceder a la información en cualquier parte donde se encuentre. Es decir, las redes sin cables ofrecen a los usuarios tanto la posibilidad de moverse utilizando los dispositivos dentro de un área en la que viene garantizada la conectividad a la red, como la de pasar de una red a otra gracias al roaming. La velocidad y simplicidad de instalación derivan del hecho que la tecnología wireless permite la realización de una red en los más disparatados lugares, incluso en muchos casos en los que sería imposible realizar una red clásica cableada, como la necesidad de cablear edificios y, sobretodo, en edificios históricos donde tales 2 Capítulo 1. Wireless LAN: Conceptos Generales operaciones pueden resultar muy costosa si no imposible e incluso dañosa. Además, las labores de realización pueden ser llevadas a cabo en poco tiempo, dado que se reduce drásticamente la necesidad de colocar cables. Las WLAN pueden ser configuradas en una gran variedad de topologías para satisfacer la necesidad de aplicaciones específicas y de particulares instalaciones. Las configuraciones pueden ser modificadas fácilmente y el número de nodos puede variar hasta obtener redes de miles de usuarios que pueden operar sobre vastas áreas gracias al roaming. Además, las operaciones de añadir o retirar nodos necesitan de menos tiempo y se actúa con mayor simplicidad respecto a una red cableada, sin implicar ninguna alteración de la red ya presente. Los costes de gestión resultan generalmente reducidos ya que, si por una parte es verdad que la inversión inicial solicitada por el hardware de las WLAN puede ser más alto que el coste del hardware de las LAN cableadas, es necesario tener en cuenta el hecho que en el tiempo los mayores costes de instalación vienen ampliamente compensadas por los menores costes de gestión calculados sobre el ciclo de vida de la red. En los mayores costes para las LAN cableadas van enumerados los gastos del posicionamiento de los cables y el control de su estado, así como aquellos previstos para las reparaciones de los cables dañados que resultan, más bien, relevantes. Este factor es muy importante en ámbitos empresariales, donde se busca reducir los costes de gestión, para aumentar la competitividad de la corporación. Se tiene en cuenta, de hecho, la notable reducción de gasto para la mano de obra especializada para instalar cables y la disminución de los costes de mantenimiento y de los controles periódicos de estado de la red. 1.3 Desventajas de las redes WLAN La tecnología inalámbrica incurre, sin embargo, en algunos problemas no indiferentes [1]: ¾ Caminos múltiples: atenuación de la señal ¾ La no inmunidad a las interferencias ¾ Seguridad de la red ¾ Área de cobertura 3 Capítulo 1. Wireless LAN: Conceptos Generales ¾ Riesgos para la salud ¾ La gestión del consumo energético para estaciones móviles ¾ La interoperabilidad y compatibilidad de equipamientos sin cables ¾ Disponibilidad de banda limitada En cuanto atañe a los caminos múltiples, la desventaja deriva del hecho que, en un enlace radio, la potencia de las señales a radiofrecuencia (RF) provenientes del transmisor se degrada durante la propagación de las radiaciones emitidas. Esto produce atenuaciones distintas y desfases casuales que hacen difícil la recomposición de la señal en recepción, pero es inevitable a causa de la heterogeneidad de la atmósfera y de los obstáculos que se pueden encontrar a lo largo del camino, así como árboles, colinas, edificios, vehículos, etc., que impiden la visibilidad entre transmisores y receptores. La no inmunidad a las interferencias puede dar lugar temporáneamente a problemas de comunicación debido a otros campos generados por fuentes cercanas. La particular tecnología RF, de hecho, es muy sensible a las interferencias: el aire, como todos los medios de propagación material, introduce ruido que se suma a la señal. La señal transmitida viene, por tanto, reflejada de los objetos circundantes, difractada pasando a través de hendiduras y refractada a través de medios no homogéneos, completando así numerosos caminos diversos al directo (caminos múltiples). Por lo tanto, la señal recibida es una combinación de réplicas atenuadas, reflejadas, refractadas y difractadas de la señal transmitida, y su amplitud puede fluctuar muy fuertemente. En las señales digitales, ya que a causa de los caminos múltiples las réplicas del impulso transmitido vienen recibidas en instantes distintos, se puede incurrir en la superposición de símbolos sucesivos que dan lugar a la interferencia intersimbólica. Siendo el medio físico utilizado accesible a todos, la seguridad de la red sin cables debe ser bien tomada en consideración. Se ha buscado siempre evitar que alguien pueda acceder de manera ilícita (técnicas de autentificación y encriptación, como por ejemplo el WEP Wired Equivalent Privacy o el 802.1X). Entre los aspectos negativos de las redes WLAN se considera el hecho que sea fácilmente alterable la modalidad de propagación de las señales, y por tanto, el área de cobertura del producto. Éste varia desde los 30metros a los 250metros, pero tal área de cobertura puede ser expandida a través de una estructura celular [1]. 4 Capítulo 1. Wireless LAN: Conceptos Generales Además si las antenas irradian muy cercanas al usuario y las potencias distribuidas son ilimitadas, hace falta tener presente los riesgos para la salud humana ligadas a las radiaciones electromagnéticas. Se hace necesario, también, considerar el hecho que los productos inalámbricos son proyectados para funcionar, en el caso de ordenadores portátiles o de PDAs, con baterías de autonomía obviamente limitadas. Por esa razón, los productos de WLAN habitualmente emplean técnicas para minimizar el uso de energía de los servidores y para aumentar la vida de las baterías. Otra problemática aparece en la incompatibilidad que a menudo existe entre las partes de diferentes aparatos sin hilos, debido al hecho que los distintos productores utilizan distintas tecnologías de fabricación. Las redes wireless son redes de telecomunicación que permiten una interconexión más flexible respecto a las redes cableadas (wired), pero la comunicación entre los mismos es realizada a nivel físico mediante el aire como medio de transmisión [1]. El posible uso indiscriminado del aire como medio compartido ha hecho necesario regular la banda de frecuencia utilizable para comunicaciones de este género. Por tanto, fue establecida la banda ISM (Industrial Scientific Medical) en torno a 2.4GHz y la UNII (Unlicenced National Information Infrastucture) entorno a 5GHz, de uso libre para la conectividad inalámbrica que opera a nivel mundial (figura 1.1) [1]. Fue regulado, además de la banda de frecuencia, la potencia máxima radiada limitándola a valores razonablemente bajos, con el fin de proteger la salud humana, y a esto se han acogido los gobiernos de varias naciones [1]. Figura 1.1: Banda ISM e UNII 5