Wireless MAN - dit/UPM - Universidad Politécnica de Madrid
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Wireless MAN Una solución bottom-up de conectividad inalámbrica versión 1.0 - Madrid, Junio-Julio 2002 Gregorio Robles [email protected] La popularización de las redes de área local inalámbricas y su posible interconexión ha dado pie a que potencialmente se puedan crear redes inalámbricas, incluso móviles, de gran ancho de banda en amplias zonas urbanas dando lugar a redes metropolitanas. Este documento pretende estudiar este tipo de redes y las tecnologías subyacentes, los problemas que plantean, sus posibilidades y expectativas, a la vez que se las compará con otro tipo de soluciones por las que se está apostando tecnológicamente por parte de las compañias telefónicas como son las redes de telefonía móvil de tercera generación. Curso de doctorado "Temas Avanzados de Redes de Ordenadores" Departamento de Ingeniería Telemática - Universidad Politécnica de Madrid 1 1. Redes Wireless LAN Las redes inalámbricas de área local se diferencian de las redes de área local tradicionales en que los terminales no están interconectados físicamente mediante un cable. El soporte físico del bus ha pasado de ser un cable a ir a través de las ondas. Esto es posible, en gran parte, a que los organismos internacionales que establecen el reparto de las frecuencias han dejado libres varias franjas para uso personal o privado. Este tipo de frecuencias son usadas, por ejemplo, por teléfonos fijos inalámbricos, walkie-talkies etc. En cambio y en contra de lo que se piensa comúnmente, los aficionados a la radio-afición cuentan con unas frecuencias por las que tienen que aboner unos cánones. Desde hace poco, existe una nueva tecnología que hace uso de las frecuencias libres de licencia: las redes de area local inalámbricas. Las LAN inalámbricas utilizan básicamente longitudes de onda correspondientes a las microondas (2,4 GHz y 5 GHz) y permiten tener anchos de banda apreciables (desde 1 MB/s en las primeras versiones hasta llegar a los 54 MB/s de los últimos estándares). También es verdad que aunque la banda alrededor de los 5 GHz es abierta en todo el mundo, el ancho de banda que se puede ocupar depende de la situación particular que haya impuesto cada legislador. Es por ello que en Europa se pueden utilizar hasta 455 MHz, mientras que en Norteamérica el ancho de banda se restringe a 300 MHz y en Japón a 100 MHz. En muchos sitios, las redes Ethernet de cable tradicionales han sido ampliadas con la implantación de este tipo de redes inalámbricas. La interconexión de varias redes locales (como por ejemplo en el caso de redes inalámbricas que se extienden en todo el campus universitario) ha propiciado que algunos visionarios hayan visto la posibilidad de crear un red metropolitana con gran ancho de banda y con la posibilidad de acceso a Internet, de forma que se pudiera acceder a cualquier servicio de los que comúnmente se utilizan en Internet (correo, web, ftp, etc.) desde cualquier lugar dentro del ámbito metropolitano. 1.1. Tipos de Redes de área local Existen diferentes tipos de estándares y productos para redes de área local. En este apartado se pretenden introducir los más populares, mostrando sus características y requisitos técnicos. Se resumirán los aspectos más relevantes de cada uno de ellos en un cuadro tras haber sido presentados. 1.1.1. Redes IEEE 802.11 (a,b,g) Las redes IEEE 802.11 suponen la apuesta del IEEE por las redes inalámbricas. Toda ellas se basan en una red tipo Ethernet y, aunque su filosofía es la misma, difieren en la banda de frecuencia utilizada, el ancho de banda que ofrecen, etc. etc. Mientras veremos que las redes 2 Bluetooth se han implantado en componentes electrónicos de la gama baja, las redes 802.11 están siendo mayormente utilizadas a la hora de interconectar portátiles y PDAs. La especificación original de 802.11 preveía conexiones a velocidades de 1 ó 2 MB/s en la banda de los 2,4 GHz utilizando salto de frecuencias (FHSS) o secuencia directa (DSSS). FHSS y DSSS son dos tipos de espectro expandido (spread spectrum). El objetivo principal a la hora de utilizar el espectro expandido es transmitir ocupando una banda de frecuencias mayor de la requerida. Su creación se debe a investigaciones militares durante la Segunda Guerra Mundial, ya que de esta forma se evitaban ataques y escuchas. FHSS (salto de frecuencias) se basa en que transimite en diferentes bandas de frecuencias, produciéndose saltos de una otra de una forma aleatoria que es posble predecir. Por contra, con DSSS (secuencia directa) se envían varios bits por cada bit de información real. Otra de las características comunes en las diferentes implementaciones del estándar 802.11 es el uso de WEP, Wireless Equivalent Privacy. WEP tiene como objetivo conseguir una seguridad equivalente a la de las redes convencionales (de cable). El problema reside en que las redes tradicionales basan gran parte de su seguridad en que es difícil comprometer el cable, mientras que la comunicación de las redes inalámbricas va por el aire. WEP es un protocolo razonablemente fuerte y computacionalmente eficiente. Sin embargo, su uso no deja de ser opcional y recientemente se ha descubierto que no es del todo seguro, tal y como ha demostrado un estudio de una universidad americana. Dentro de la familia de las 802.11, el estándar más extendido a día de hoy es el 802.11b, también conocido como wi-fi (wireless fidelity). wi-fi es un término registrado auspiciado por la WECA, cuya finalidad es certificar productos de diferentes fabricantes basados en 802.11b y capaces de interoperar entre sí. Utiliza la banda de los 2,4 GHz y proporciona anchos de banda de hasta 11 MB/s. En espacios de interior es capaz de comunicar nodos separados 50 metros entre sí, mientras que llega a los 100 metros en el exterior. 3 La siguiente generación de las 802.11 viene de mano de 802.11a, también denominada WLAN. Esta implementación utiliza la banda de los 5 GHz y puede llegar a ofrecer el nada despreciable ancho de banda de hasta 54 MB/s. Para evitar interferencias se transmite en OFDM (Multiplexación por División en Frecuencia Ortogonal), que además significa una dificultad añadida a la hora de espiar la red. Probablemente por su alto precio haya hecho que todavía no se hayan extendido. Además presentan un gran hándicap que genera series dudas y es que son incompatibles con las anteriores. Para terminar con las redes 802.11, cabe mencionar que también existe el estándar 802.11g. Esta versión proporciona entre 20 y 54 Mbps usando DSSS y OFDM. La característica que lo hace especialmente interesante es su compatibilidad con las 802.11b y que tienen mayor alcance y menor consumo que las 802.11a. 802.11b, Wi-Fi Frecuencia longitud de onda 2.4GHz ( 2.400-2.4835 in North America) Ancho de banda de datos 11Mbps, 5Mbps, 2Mpbs, 1Mbps Medidas de seguridad WEP -- Wireless Equivalency Protocol en combinación con espectro de dispersión directa Rango de Operación óptima 50 metros dentro, 100 metros afuera Adaptado para un propósito específico o para un tipo de dispositivo Ordenadores portátiles, ordenadores de sobremesa donde cablear entraña dificultades, PDAs 4 802.11a, WLAN Frecuencia longitud de onda 5GHz Ancho de banda de datos 54Mbps, 48Mbps, 36Mbps, 24Mbps, 12Mbps, 6Mbps Medidas de seguridad WEP, OFDM Rango de Operación óptima 50 metros dentro, 100 metros afuera Adaptado para un propósito específico o para un tipo de dispositivo Ordenadores portátiles móviles en entornos privados o empresariales, ordenadores de sobremesa allí donde cablear sea inconveniente 802.11g Frecuencia longitud de onda 2.4GHz Ancho de banda de datos 54 Mbps Medidas de seguridad WEP, OFDM Rango de Operación óptima 50 metros dentro, 100 metros afuera Adaptado para un propósito específico o para un tipo de dispositivo Ordenadores portátiles, ordenadores de sobremesa donde cablear entraña dificultades, PDAs. Compatible hacia atrás con las redes 802.11b 1.1.2. Redes Bluetooth Bluetooth, nombre proveniente del vikingo Harald Bluetooth, es una tecnología que está siendo usada con éxito en quits manos libres de los teléfonos móviles, auriculares estéreo, portátiles y PDAs. Existe una extensa lista de productos que han sido aprobados por el grupo de interés de Bluetooth, algunos de los cuales son herramientas o componentes para crear otros productos Bluetooth. Utiliza un rango de frecuencias de los 2,4 GHz a los 2,4835 GHz, aunque la utilización exacta del espectro cambia de país en país. Por ejemplo, en Francia el rango de frecuencias utilizado va de los 2.4465GHz a los 2.4835GHz. Por eso, es probable que los productos Bluetooth adquiridos en un país no interoperen con productos Bluetooth que estén destinados a ser consumidos en otro país. En cuanto al ancho de banda disponible por los usuarios, la versión 1.1 permitía la comunicación a 721 Kb/s, mientras su sucesora (la 1.2) consigue hasta los 10 Mbps. Las medidas de seguridad que incorpora son una dirección única y pública (una dirección IEEE de 48 bits) para cada usuario, dos llaves secretas y un número aleatorio nuevo para cada transacción. Sin embargo, la cobertura que ofrecen este tipo de dispositivos es bastante limitada, ya que se reduce a 10 metros. 5 Bluetooth Frecuencia longitud de onda 2.4GHz (2.400-2.4835*) Ancho de banda de datos v1.1 - 721Kbps, v1.2 - 10Mbps Medidas de seguridad Dirección pública única para cada usuario, dos llaves secretas y un número aleatorio diferente para cada nueva transacción Rango de Operación óptima 10 metros Adaptado para un propósito específico o para un tipo de dispositivo Teléfonos inalámbricos, auriculares estéreo, ordenadores portátiles, PDAs 1.1.3. Otras redes Existen otro tipo de redes, que aún no habiendo alcanzado la popularidad de los casos descritos con anterioridad, merecen que sean presentadas brevemente en este apartado. Estas propuestas alternativas tienen en ocasiones grandes corporaciones detrás. Por ejemplo, HomeRF cuenta con el apoyo de Intel. HiperLAN/2 Frecuencia longitud de onda 5GHz (5.15 - 5.3GHz) Ancho de banda de datos 6, 9, 12, 18, 27, 36, 54Mbps Medidas de seguridad Un esquema de cifrado-descifrado de uso opcional Rango de Operación óptima máximo 150 metros Adaptado para un propósito específico o para Packetized voice, vídeo y un tipo de dispositivo comunicaciones de Internet 6 HomeRF Frecuencia longitud de onda 2.4GHz Ancho de banda de datos 10Mbps, 5Mbps, 1.6Mbps, 0.8Mbps, (Planes futuros -- 20Mbps) Medidas de seguridad cifrado de 128 bits, saltos en frecuencia, identificadores de red de 48 bits Rango de Operación óptima Cubre el típico entorno de casa y parcela Adaptado para un propósito específico o para un tipo de dispositivo Ordenadores portátiles, gateways, módems de cable con gateways inalámbricos empotrados 1.2. Resumen de características de redes de área local Aunque incidiremos más adelante en la comparación entre las redes inalámbricas y las que componen la tercera generación de telefonía móvil, he querido incluir esta imagen en este punto del documento para que sirva como resumen de todo lo que se ha visto hasta el momento. En la gráfica se puede ver que los entornos "tradicionales" (telefonía de segunda generación y redes de área local alámbricas) han solucionado los problemas a lo largo de los ejes de movilidad en el caso de la telefonía móvil y de gran ancho de banda en el caso de las redes de área local. El futuro se puede entender como la conquista del espacio que engloba las cualidades de gran ancho de banda y movilidad, o sea, que se busca llegar a espacios que estén lo más alejados de los ejes. 7 Podemos ver que mientras Bluetooth sólo proporciona cierta libertad al respecto (en realidad ofrece algo más de ancho de banda que la segunda generación de telefonía móvil en espacios muy limitados), las redes locales inalámbricas y la telefonía móvil de tercera generación sí que pretenden conseguir el objetivo de ofrecer gran ancho de banda en cualquier lugar. En los siguientes apartados de este trabajo se hará hincapié en las redes WLAN y se deja para el último punto la comparación entre las tecnologías inalámbricas y las de tercera generación. Sin embargo, de esta gráfica podemos ver una de las diferencias que caracterizan a estas dos tecnologías. Mientras las redes de telefonía de tercera generación parten de la movilidad y tienden a introducir paulatinamente más ancho de banda, las redes inalámbricas cuentan como punto de partida redes con velocidades de acceso muy altas y tienen como objetivo conseguir que su acceso sea móvil y universal. El subtítulo de este trabajo pretende precisamente resaltar esta idea, ya que mientras las 3G son soluciones implantadas desde arriba por las operadores de telefonía móvil (solución de arriba a abajo), veremos cómo la solución que se plantea para las redes inalámbricas está más orientada a que redes inalámbricas ya existentes se unan para conseguir mayor cobertura y movilidad (solución de abajo a arriba). En el siguiente apartado se comentará cómo se pretende implantar la solución de abajo a arriba. 8 2. Hacia una red Wireless MAN Una red de área metropolitana es la suma de muchas redes de área local interconectadas. La estrategia que se ha seguido en este documento, por tanto, es mostrar esta solución empezando desde lo más esencial, la red de área local, para ir viendo paso a paso cómo se formaría una red metropolitana mediante la interconexión de muchas de ellas. 2.1. La red de área local inalámbrica Una red LAN inalámbrica, en general, se caracteriza por tener dos componentes principales: clientes y nodos (routers). Estrictamente hablando, un nodo lo constituye el conjunto de elementos que forma una red, ya sean de manera fija o discontinua. En consecuencia, los clientes de una red también son parte del nodo. Sin embargo, y dado el caracter cambiante de las redes, se ha terminado llamando nodos únicamente a los routers que son los elementos fijos de toda red. En este documento, también lo haremos así. 2.1.1 Clientes Los clientes son aquéllos que se conectan a un nodo de la red. El modo de trabajar con ellos es muy simple: la primera vez se configuran y una vez hecho esto, la conexión se realizará automáticamente en el futuro. Para la conexión de los clientes al nodo se usa DHCP, un protocolo sencillo y cómodo para el usuario, ya que configura automáticamente los parámetros necesarios y asigna IP, ruta por defecto y servidores de nombres sin la necesidad de que haya configuración manual en la máquina cliente. DHCP es, por otro lado, muy sencillo de configurar en el nodo y las experiencias con él se han ido mostrando satisfactorias. 2.1.2 Nodos Los nodos forman la infraestructura de la red. Su importancia es capital, porque de hecho son los que nos harán dar el paso de una red de área local a poder formar una red de área metropolitana. Esto se hace mediante la interconexión de diferentes nodos entre sí. En las propuestas de redes formadas por grupos Wireless, los nodos serán gestionados por sus dueños, que serán los encargados de configurarlos, suscribirlos a la red y tomar las decisiones de servicio que crean convenientes. Estará en su mano si además de proporcionar acceso a la red local (o metropolitana), ofrecerán acceso a Internet. 9 Existen dos tipos de configuraciones entre nodos: la primera y más sencilla es el modo adhoc (o modo independiente). En este modo es requisito imprescindible que todas las máquinas se vean, ya que sino no puede existir intercomunicación entre ellas. Este problema se puede resolver (en el nivel de red) de forma que sólo sea necesario visión directa con el nodo. Este tipo de configuración da paso a que cada red sea independiente y tenga un BSS (Conjunto de Servicio Básico). La figura muestra una configuración de red muy común. Tres portátiles se conectan mediante una red inalámbrica al nodo en modo adhoc. Por eso tiene que existir visión directa entre todos los componentes de esta red inalámbrica. El nodo, por su lado, puede estar también conectado a una o más redes de área local tradicionales (cableadas) y/o a Internet. En definitiva, lo que muestra la figura es un conjunto de servicio básico (BSS). Por otro lado está el modo infraestructura, que necesita un punto de acceso. Un punto de acceso es un hardware con un firmware asociado que realiza conexiones con los diferentes clientes y asegura que existe comunicación a nivel de enlace sin que unos tengan que ver a otros de manera directa. A día de hoy no existe un software equivalente que realice las tareas que ejecuta un punto de acceso para GNU/Linux, por lo que la adquisición de un punto de acceso se hace imprescindible, aunque parece que ya empiezan a salir soluciones en este sentido. Las redes, cada una con su propio BSS, pueden comunicarse a través de sus puntos de acceso para formar un ESS (Conjunto de Servicio Extendido), que da la posibilidad a los clientes a engancharse de manera automática al nodo más cercano. 10 En la figura muestra dos redes en modo infraestructura interconectadas. Contamos con dos redes (BSS) que forman una red global (ESS). En el ejemplo, las configuraciones de ambas redes son idéntidas (con acceso a una LAN cableada y a Internet). También se puede observar cómo el Portátil A sólo necesita ver a su nodo sin tener que tener visión de los Portátiles B, C y D. 2.2. Protocolos, administración y enrutamiento Las redes inalámbricas hacen uso de la pila de protocolos TCP/IP. El formato de paquetes utilizado es la versión 4 de IP, la que se utiliza mayormente en Internet en la actualidad. En un futuro, se prevee dar el salto a la versión 6 de IP (IPv6). Uno de los objetivos que se persiguen para conseguir una red de área metropolitana es que la intervención por parte de los dueños de los nodos para tareas de gestión, administración y configuración tienda a ser mínima. La solución además debe pasar por el uso de estándares abiertos y por asegurar la escalabilidad de la red. El enrutamiento automático entre nodos se hace en este caso imprescindible si queremos que toda la red sepa de cambios en su topología sin intervención humana directa. Después de estudiar las diferentes alternativas a la hora de realizar enrutamiento entre nodos, se ha visto que lo mejor es utilizar enrutamiento dinámico usando OSPF (Open Shortest Path First). OSPF soporta grandes redes (más de 50 nodos) y puede dividirse en diferentes áreas para interconectarlas entre ellas, por lo que no presenta problemas de escalabilidad. Además, el que sea un estándar abierto (RFC 2328) y multiplataforma hace que se valore muy positivamente. A favor cuenta con una rápida adaptación a cambios en la topología de la red, mientras que por contra necesita que todos los nodos lo soporten, con todo el esfuerzo de configuración que esto puede acarrear a los dueños de un nodo. 11 En la imagen se puede ver la división en diferentes áreas utilizando OSPF. 2.3. Antenas El uso de antenas es imprescindible si se quiere ofrecer un servicio de calidad en un radio aceptable. Además, la interconexión entre nodos distantes requerirá el uso de las mismas. De la teoría de antenas sabemos que dependiendo de la zona de cobertura que queramos establecer, se necesita un tipo de antena diferente: ominidireccionales, multidireccionales o unidireccionales. La distancia depende de la antena (y eventualmente de un amplificador) utilizada: de 2 a 300 metros con una antena omnidireccional; 1 kilómetro con una direccional; de 2 a 3 km con una omnidireccional amplificada (200mW); algunos kilómetros con una antena parabólica 50 a 60 kilómetros con una antena parabólica o direccional amplificada (algunos watios) Estos datos han sido tomados del Inalámbrico COMO que se referencia al final del documento. Hay que tener en cuenta que la amplificación puede violar las especificaciones FCC/CEPT y otras leyes locales, por lo que hay que procurar tener información concisa sobre la legislación vigente. Existen antenas prefabricadas que se pueden adquirir en las tiendas especializadas, aunque de modo anecdótico en este documento se va a mostrar un tipo de antena, que podríamos denominar "caseras", y que se "fabrican" a partir de los botes de una conocida marca de patatas fritas. Estas antenas se pueden catalogar como antenas direccionales tipo Yagi, aunque estrictamente hablando sea un híbrido entre varios tipos de antenas diferentes. En las siguientes fotografías se plasma cómo son este tipo de antenas. El lector podrá encontrar entre las referencias una a una página web donde se detalla el proceso de "fabricación" de este tipo de 12 antenas. El presupuesto total de esta antena es de unos 7 euros, patatas fritas incluidas. 2.4. Organización, gestión y administración La organización de redes locales para dar paso a una red de área metropolitana es una tarea compleja. Incluye la gestión de información de los dueños de los nodos, direcciones IP, localización de los nodos, así como la gestión de información de DNS (nombrar hosts de la red y ayudar con la identificación), etc. Los grupos que se han ido creando ofrecen todo este tipo de información a través de sus páginas web. Para el futuro, es seguro que se tendrán que buscar formas alternativas para que los usuarios puedan encontrar no sólo un nodo, sino que puedan saber qué calidad (ancho de banda, etc.) ofrecen los nodos, así como si ofrecen cierto tipo de servicios (primordialmente acceso a Internet y la velocidad de acceso) o no. Otro problema que se plantea a la hora de agrupar redes locales y luego las diferentes redes metropolitanas es la posibilidad de que exista duplicación de direcciones IP. En un principio, lo ideal sería contar con direcciones IP públicas para todos los clientes de redes inalámbricas. El hecho de que éstas escaseen y que haya que pagar por ellas es un gran impedimento. Por eso, la solución que se ha adoptado es utilizar IPs privadas (especificadas en el RFC 1918), que comprenden los siguientes rangos: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 y 192.168.0.0. Ya existen convenios entre los diferentes grupos nacionales y locales para repartirse las IPs privadas y que no exista colisión. Pero sobre todo lo que ofrecen los grupos "wireless" locales es soporte, ya sea mediante la creación de documentos, la compartición de experiencias en bitácoras o la programación de charlas donde se explican los pormenores tanto técnicos como organizativos. 13 3. Problemas y expectativas Como hemos podido ver hasta ahora en este documento, las posibilidades que ofrecería un entorno de red de área metropolitana son muy prometedoras. En este último punto queremos estudiar las expectativas que han creado este tipo de tecnologías, junto con los problemas asociados a su uso. Se pondrá énfasis en los aspectos problemáticos que han de solucionarse, así como en las carencias que se deben solventar. Por último, parece indispensable comparar este tipo de redes con las de telefonía móvil de tercera generación (3G) que están implantando las grandes operadoras. 3.1. Problemas socio-económicos El mayor problema con el que se encontrarán las redes inalámbricas es poder dar el paso de red local a red metropolitana. Este paso requiere una serie de esfuerzos técnicos considerables, pero sobre todo una disposición organizativa que permite el seguimiento de unas pautas nada despreciables. En la actualidad es básicamente impensable encontrar un modelo de negocio detrás de este tipo de métodos que propicie que existan empresas que se dediquen a crear la infraestructura necesaria, sobre todo porque, como se verá más adelante, existe un gran vacío legal en cuanto a las frecuencias de transmisión utilizadas. Aunque técnicamente sea posible la colocación de nodos en amplias zonas urbanas por parte de un operador inalámbrico, esto conllevaría la adquisición de frecuencias para este fin, con los consecuentes cambios en las tarjetas receptoras (ahora universales) de los usuarios. A menos de que las operadoras de telefonía móvil dejen de apostar por las tecnologías de tercera generación móvil en favor de redes inalámbricas, algo harto improbable, esto se puede prácticamente descartar. Los únicos lugares públicos donde parece que tiene sentido la implantación de redes locales con ánimo de lucro son hoteles, centros de conferencias y, sobre todo, terminales de aeropuerto, trenes y autobuses. Se trata de espacios más o menos reducidos con gran aglomeración de personas y, por tanto, con muchos clientes potenciales. Fuera de estos lugares, cualquier implantación de una red de iniciativa privada parece ser inviable si lo que se busca es el ánimo de lucro. Podemos ver, por tanto, que el éxito de este tipo de redes depende básicamente del grado de implantación de redes de área local para uso privado (ya sea para uso privado de una corporación que tenga a sus empleados en red o para uso privado de residentes que cuentan con una red de área local propia). Por desgracia, para que se llegue a formar una densa red que permita acceso a una red de área metropolitana inalámbrica se requiere un alto número de nodos. 14 3.2. Problemas "culturales" A día de hoy, las redes inalámbricas son prometedoras, pero distan de tener una implantació como para poder contar con una red metropolitana en un futuro próximo (p.ej. los próximos meses). Es cierto, a su vez, que esto no tiene por qué ser así a medio plazo, ya que los ordenadores portátiles están aumentando considerablemente sus ventas y el precio del hardware necesario para instalarse un nodo en casa va disminuyendo de año en año. Aun así, habrá que solventar los problemas de instalación y configuración que un usuario normal pueda tener. En mano de los fabricantes está crear drivers para entornos económicos que permitan a la vez vender mayor número de tarjetas y equipos de interconexión. A su vez, si el mercado lo demanda, seguro que el restringido número de antenas que se ven en este campo sufrirán una bajada de precio considerable. Es inevitable pensar que las comunidades inalámbricas que se están formando tienen ante sí un gran reto y que, como en muchos otros casos, es difícil predecir si van a tener éxito. Aún así, también es cierto, que en muchos otros ámbitos tecnológicos, este tipo de iniciativas que han nacido de una manera más o menos informal, han propiciado una riqueza tecnológica y de servicios inimaginable de cualquier otra manera. ARPANet y su sucesora Internet es un claro ejemplo de este tipo de iniciativas. 3.3. Problemas de implantación y organización Aún cuando los problemas anteriores se consigan solucionar, la falta de una operadora que garantice el servicio, nos enfrenta a dos serias dudas. En primer lugar, habrá que hacer un gran esfuerzo para saber dónde hay red y dónde no y, en el caso de que la haya, qué servicio ofrece. En la actualidad, los grupos wireless solucionan esto mediante grandes listados de nodos de acceso, donde además de la localización en un mapa se suele mostrar una fotografía de la vista de la antena para indicar de una forma más o menos intuitiva la zona de cobertura. Según crezca el número de nodos y los proyectos en diferentes ciudades, la organización y gestión se hará más y más difícil. De todas formas, creo que éste no es un problema de difícil solución. No veo ningún problema en crear una aplicación ligada a una gran base de datos que pueda ser instalada y actualizada en cualquier dispositivo portátil de manera periódica. Es más, los mecanismos de distribución de software libre han demostrado que esta tarea no es extremadamente compleja. Supongo que añadir un elemento de localización geográfica (como es un dispositivo GPS) conjuntamente con esta aplicación puede hacer que un usuario sólo tenga que ejecutar una aplicación (o indicar que quiere conectarse) para que todo funcione de forma automática y sencilla. De esta manera, un usuario podrá saber qué nodos tiene cerca de sí y qué tipo de servicios (conexión a Internet, velocidad de acceso) ofrecen. 3.4. Problemas de calidad de servicio Por otro lado, la calidad de servicio, ni siquiera estará garantizado el acceso. En este aspecto, la limitación de direcciones IP puede venir en auxilio de las redes inalámbricas. En los casos en los que se den 32 IP públicas por nodo, quedarán solamente 29 libres, ya que una se utilizará 15 como gateway, otra será para el nodo de acceso y otra la dirección broadcast. La probabilidad de saturación de una red de 11 Mbps (54 Mbps) por parte de 29 usuarios es a día de hoy bastante improbable. Otro problema, por supuesto, es que el cuello de botella esté en otro lugar (como por ejemplo, la conexión del nodo de acceso a Internet). Aún en este caso tan optimista, la calidad de servicio que ofrece nunca se podrá saber de antemano. Como hemos comentado con anterioridad, parece ser que la posibilidad de que sean voluntarios de grupos locales los que permitan de manera altruista el acceso a sus redes inalámbricas WLAN es la que toma mayor fuerza. Una configuración errónea, premeritadamente limitada o incluso la desconexión serán, por tanto, situaciones con las que habrá que contar sin que exista forma de reclamación alguna. La madurez de las redes dependerán en gran medida de estos voluntarios y su dedicación y no de un grupo de profesionales como es en el caso de una operadora o empresa. La respuesta a esta pregunta es una incógnita, aunque es cierto que pueden crearse mecanismos de calificación de nodos. 3.5. Problemas de seguridad Las redes 802.11 fueron diseñadas para proporcionar acceso seguro (eso sí, de modo opcional) gracias al uso del protocolo WEP. Sin embargo en febrero de 2002, un estudio de la universidad de Maryland demostró que los protocolos wi-fi no son todo lo seguro que se había anunciado. En ese estudio se enumeraron tres vulnerabilidades diferentes: robo de sesión (que afecta sobre todo a nodos de acceso públicos y más aún si no se hace uso de WEP), ataques de hombre en el medio (donde el atacante se hace pasar por el punto de acceso al atacado y como cliente al punto de acceso real) y negación del servicio (perturbaciones voluntarias del tramo de frecuencias utilizado por la red). Podemos ver que el tema de la seguridad es todavía uno de los puntos flojos de las redes inalámbricas en el que habrá que invertir muchos esfuerzos. Existen varias propuestas para usar IPSec sobre WEP (algunas de ellas están en la sección de referencias y direcciones de interés). 3.6. Problemas técnicos Quizás hemos obviado hasta ahora que la naturaleza inalámbrica es sólo un primer paso hacia la movilidad. Las redes de las que hemos estado hablando hasta ahora son redes que prescinden de los cables, pero plantean serias dudas a la hora de que el usuario que las utilice se mueva con el dispositivo y pretenda seguir conectado. La movilidad entre celdas es uno de los aspectos más complejos de la telefonía móvil y que debería ser tratado en las redes inalámbricas si se pretende dar un servicio que esté a la altura de lo que la telefonía móvil nos ha acostumbrado. Se están haciendo esfuerzos en esta dirección. Quizás el más notorio sea "Flying Linux" un projecto de KTH, Kista, que pretende crear una distribución GNU/Linux que se instale en una red inalámbrica y que utilice el protocolo Mobile-IP de IETF para asegurar la conectividad cuando exista movimientos entre celdas. Aunque Flying Linux se centre por ahora en redes WaveLan, seguro que su adaptación para redes 802.11 será sencilla una vez se hayan conseguido los primeros resultados positivos. 16 3.7. Problemas legales Ya al principio de este documento se apuntaba la circunstancia de que las redes inalámbricas utilizan para su interconexión rangos de frecuencia "libres" de licencias, al ser consideradas frecuencias para uso personal. Por el contrario, otras muchas frecuencias han sido adjudicadas bajo fuertes condiciones (España) o incluso subastadas (el caso más llamativo fue el de Alemania) por precios desorbitados. Es indudable que las operadoras que han tenido que hacer frente a fuertes sumas para poder ofrecer servicios de telefonía móvil de tercera generación no van a quedarse de brazos cruzados ante el hecho de tener competencia (parcial). Este aspecto es espinoso, ya que depende de la evolución que experimenten las redes inalámbricas en un futuro próximo. Si las redes metropolitanas inalámbricas son una interconexión de redes locales privadas sin ánimo de lucro no debería existir ningún agravio comparativo económicamente hablando. En el caso de que detrás de la conectividad inalámbrica estuviera una empresa que ofreciera sus servicios a potenciales clientes (y, por tanto, ánimo de lucro) la situación sería diferente. 17 4. Comparación con las redes 3G de telefonía móvil La implantación de redes inalámbricas de área metropolitana ha abierto el debate sobre sus ventajas e inconvenientes frente a la red de tercera generación impulsada por las grandes operadoras de telefonía móvil. Antes de todo, cabe comentar que si todas las comparaciones son odiosas, ésta lo es más, ya que estamos comparando dos tecnologías que todavía no son maduras. El estado actual de ambas no será el que llegará a los usuarios finales si definitivamente se implantan con éxito. En este documento, a la hora de comparar, se hace hincapié en las características que son posibles en la actualidad o lo van a ser en un futuro inmediato. Aún así, se intenta predecir vagamente la evolución que van a tomar las tecnologías para ver si la superioridad de una de ellas en la actualidad tiene tintes de prevalecer en el futuro. 4.1. Ancho de banda y calidad de servicio En este documento ya se han presentado las distintas disponibilidades en cuanto a ancho de banda que ofrecen las distintas redes. Es cierto que al hablar de estas velocidades de acceso, estamos hablando de los límites superiores, que sufrirán variaciones dependiendo del número de usuarios que estén haciendo uso de la red. Como las redes inalámbricas se basan en redes Ethernet que utilizan protocolos de tipo Aloha, sólo en caso de saturación puede llegarse a ofrecer anchos de banda cercanos a los máximos que pueden ofrecer las redes UMTS, que están diseñadas para dar hasta 2MB/s. Se debe tener en cuenta a su vez, que la conectividad de 2MB/s en UMTS no será ni mucho menos la más asequible al usuario normal, ya que requerirá que el operador instale equipos adecuados. Por tanto, esta cota máxima, además de que probablemente será muy cara, estará limitada a zonas donde los operadores crean que pueda existir demanda. Lo único con lo que podrán contar los usuarios de UMTS con toda seguridad son con enlaces de 384Kb/s. En contra de UMTS también corre el tiempo. Está previsto que a lo largo del año 2003 exista una gran campaña de publicidad anunciando esta tecnología y que exista una gran demanda para el año 2004. La implantación de la red completa, y por tanto la posibilidad de tener puntos de conexión de hasta 2 MB/s, no está prevista hasta el año 2006. Podemos ver, por tanto, que las redes UMTS son las grandes perdedoras en cuanto a ancho de banda. Habría que ver si aún así puede hacer que la balanza se equilibre gracias a las prestaciones de calidad de servicio ofrecidas. Una red inalámbrica saturada no podrá ofrecer servicios de tiempo real con buena calidad, mientras las tecnologías 3G en un principio están preparadas para ello. Sin embargo, a mi entender, y con las redes inalámbricas tendiendo a anchos de banda de hasta 54 MB/s, muchos usuarios tienen que tener simultáneamente grandes necesidades de ancho de banda para que la saturación de la red ocurra. 18 4.2. Cobertura y movilidad Por el otro lado, las tecnologías 3G tienen la ventaja de que parece ser que van a contar con una cobertura global, mientras que las redes inalámbricas serán potencialmente accesibles sólo en zonas urbanas o habitadas. Mientras que la cobertura de la tercera generación móvil llegará en poco tiempo a expandirse sobre más del 90% de la geografía nacional, las tecnologías inalámbricas que han sido presentadas en este documento se difundirán con mucha menor velocidad. La razón de esta diferencia la podemos ver en la siguiente figura tomada de una de las presentaciones de Ericsson. Según esta fuente, el área de las celdas UMTS pueden llegar a contener diez mil celdas de redes inalámbricas locales. Aún cuando este número se nos antoja un poco exagerado, cifras más moderadas como un factor de cien ya suponen un gran gasto adicional que habría que afrontar para que haya cobertura total. Esto nos da paso al siguiente aspecto donde las tecnologías inalámbricas están todavía muy verdes. La diferencia entre inalámbrico (conexión sin cables) y móvil (conexión independiente de la localización) hace que el usuario de los servicios de la segunda opción goce de una mayor libertad. Uno de los aspectos más problemáticos de los servicios de movilidad es asegurar que el dispositivo siga contando con la sesión iniciada en otra celda. Las redes inalámbricas a día de hoy no ofrecen esta posibilidad. 4.3. Costes, estrategia de empresa y seguridad Pero quizás el argumento que desnivele la balanza en favor del uso de las redes inalámbricas sea que ofrecen una mayor autonomía a las empresas con uno coste global menor. Las empresas pueden disponer de sus propios equipos de redes inalámbricas a costes mucho más pequeños que los que le ofrecerían las operadoras, además de poder contar con una mayor versatilidad en lo que respecta a los servicios desplegados. Las comunicaciones han pasado a ser un elemento básico dentro de la estrategia empresarial y depender de terceros, con lo que todo ello supone 19 en cuanto a incertidumbre y falta de posiblidades, puede suponer un gran paso atrás para muchas empresas en la adopción de redes 3G. Los equipos de trabajo que se encargan de gestionar las redes locales tradicionales podrán en un futuro hacer lo propio con las redes inalámbricas, de manera que los costes asociados a esta nueva tecnología no son excesivamente altos y las posibilidades que ofrecen, en cambio, sí lo son. Para que esto ocurra se debe antes solucionar un problema que tienen las redes inalámbricas y con el que no cuentan las redes 3G, que es la resolución de la privacidad y la implantación de métodos de autentificación y autorización. Parece que se está haciendo camino en este sentido y que pronto existirán soluciones. 4.4 Comparación final A pesar de que en este apartado hayamos contrapuesto las tecnologías de redes inalámbricas con las de la tercera generación de telefonía móvil, parece que en los últimos tiempos las voces que dicen que no son incompatibles están tomando fuerza. Incluso el UMTS-Forum considera que ambas tecnologías con complementarias y, por tanto, no ve un peligro competitivo en las redes inalámbricas. Y es que, a pesar de que las redes inalámbricas cuenten con una clara superioridad en algunos aspectos, los operadores están seguros de que los servicios que ofrecen son insustituibles por las otras. Y, en cierta medida, tienen razón. Es difícil un cambio de mercado tan grande que aboque a la desaparición de su servicio estrella: la telefonía móvil. Y sobre todo teniendo en cuenta que la gran masa de usuarios se ha adaptado velozmente gracias a que es como hablar por el teléfono de toda la vida, pero con la posibilidad de moverte. La voz, con seguridad el principal servicio, seguirá siendo por tanto, coto privado de las operadores de telefonía móvil y sus redes UMTS estarán preparadas para hacerlo sin ningún problema (de hecho, las redes 2G y 1G ya lo están). Lo mismo ocurre con otras aplicaciones de tiempo real que necesiten un ancho de banda limitado. Para el resto de servicios (sobre todo los que requieran gran ancho de banda y tiempos de interconexión grandes), las redes inalámbricas tienen cierta ventaja si los grupos locales que las soportan logran organizarse de manera conveniente. La siguiente figura pretende resumir de manera escueta la comparación que se ha realizado: 20 En la columna izquierda (y en rojo) se pueden ver los aspectos en los que las redes inalámbricas tienen una ventaja competitiva, mientras que en la columna de la derecha (en verde) están los puntos a favor de las 3G. En la columna del medio he situado aquellos factores que deberían ser neutrales ante la adopción de cualquiera de las dos opciones. Sin embargo, el lector podrá observar que su color de fondo es el mismo que el utilizado para los factores en los que las 3G son tecnológicamente superiores. Esto es así, porque el autor considera que en la actualidad estos aspectos favorecen a la solución que pretenden implantar las operadoras. He añadido un nuevo factor a favor de las redes de tercera generación que no había comentado previamente, pero que es muy importante: tener un lobby detrás. A nadie se le escapa que las operadoras son grandes compañías que pueden ejercer oportunamente presión sobre los estamentos legisladores para que la regulación cambie. De todas formas, de la comparación anterior se desprende que las tecnologías 3G están en la actualidad mucho más avanzadas tecnológicamente que las redes inalámbricas, aunque existan cierta incertidumbre. Las operadores de tercera generación que ven compatibilidad entre las dos tecnologías auguran un futuro como el que se puede observar en la siguiente figura: 21 Las operadores se imaginan que el efecto de las redes inalámbricas será localizado y nunca llegarán a constituirse en grandes redes metropolitanas tal y como se ha descrito en este documento. En su opinión, la existencia de redes inalámbricas locales que podrán interconectarse a través de sus redes de tercera generación serán las que se implantarán, mientras que las redes privadas, ya sea en casa o en las oficinas, serán de uso doméstico o limitado. A pesar de que ésta es la opinión oficial del UMTS-Forum, hay muchas voces que dicen que hay que tener en cuenta la expansión de las redes inalámbricas y ver hacia dónde evolucionan. Todavía es pronto para vislumbrar si la conectividad inalámbrica que ofrecerán las redes alternativas llegarán a ser un obstáculo en la carrera de las redes de tercera generación, pero la historia ha demostrado en los últimos tiempos que las tecnologías colaborativas e informales han salido victoriosas y han transformado el mundo de la tecnología y, por ende, en el que vivimos. Casos como la implantación de Internet y el éxito del software libre son difícilmente cuantificables o explicables a priori, pero son a día de hoy dos realidades que no pueden ser olvidadas. Por eso, aunque a día de hoy y las redes inalámbricas metropolitanas no dejan de ser un tarea técnica y humana de difícil consecución, habrá que estar muy atentos a su evolución en los próximos dos años. 22 5. Conclusión Las redes inalámbricas de área metropolitanas son una propuesta de solución de conectividad de abajo arriba auspiciada por grupos independientes de las operadoras tradicionales. Sus celdas, las redes de área local, se basan en tecnologías que están empezando a ser asequibles a muchos ciudadanos. Tanto los problemas de interconexión como los de organización parece que tienden a ser resueltos paulatinamente, de manera que ofrecer servicios de gran ancho de banda puede ser posible en un futuro no muy lejano. Sin embargo, tecnológicamente aún se debe avanzar en aspectos tan importantes como la seguridad, la movilidad, así como en la facilidad de instalación y configuración. Si un cambio de legislación no lo impide, posiblemente asistamos a una solución híbrida entre las 3G (que ofrecen cobertura global, calidad de servicio asegurada, así como la posibilidad de servicios en tiempo real para anchos de banda pequeños) y las redes inalámbricas, ya que las primeras ofrecen servicios como la cobertura total y verdadera movilidad que serán de muy difícil implementación en las redes inalámbricas. 23 6. 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