Dentro de la puesta en práctica de las redes inalámbricas se han incluido tres casos de estudio que pueden representar un alto número de los escenarios de uso de esta tecnología.

- Uso personal

- Comunidad de vecinos / ISPs "pequeños"

- Uso empresarial

Caso de estudio Nº 1: Uso personal

Este viene siendo y es hoy por hoy uno de los escenarios más comunes de esta tecnología.

Hasta hace bien poco los usuarios "caseros" de ordenadores, bien por uso particular bien por uso profesional del ordenador y por ende de Internet, estaban "atados" a las zonas de la casa/local donde tenían las tomas telefónicas o bien los módems ADSL/DSL/CABLE. El mover los ordenadores a otra localización dentro de la casa / pequeño negocio era prácticamente imposible o muy costoso.

Además con el continuo avance de la tecnología y el rápido desfase de los ordenadores nos podemos encontrar en una casa normal con varios ordenadores unidos mediante una LAN (red de área local) y eso significaba que tanto el módem como los ordenadores debían estar en un espacio muy reducido, normalmente poco idóneo para su uso y/o ubicación.

Este hecho, unido con la "habilidad" de ciertos constructores que se han dedicado a poner las toma telefónicas y/o las tomas de ADSL/DSL/CABLE en los lugares más originales pero menos aprovechables de las casas podía llegar a presentar un serio inconveniente para implantar una pequeña red.

Gracias a la tecnología inalámbrica actual, esto es posible solucionarlo de una manera muy fácil y nos va a permitir disponer de los ordenadores en la situación que queramos dentro de la casa (a no ser que vivamos en el Palacio de Buckingham).

Existen multitud de estándares definidos o en proceso de definición que es necesario conocer para una correcta interpretación de las redes wireless:

- 802.11a Estándar de comunicación en la banda de los 5 Ghz, ya descrito

- 802.11b Estándar de comunicación en la banda de los 2'4 Ghz, ya descrito.

- 802.11c Estándar que define las características que necesitan los APs para actuar como puentes (bridges). Ya está aprobado y se implementa en algunos productos.

- 802.11d Estándar que permite el uso de la comunicación mediante el protocolo

- 802.11 en países que tienen restricciones sobre el uso de las frecuencias que éste es capaz de utilizar. De esta forma se puede usar en cualquier parte del mundo.

- 802.11e Estándar sobre la introducción del QoS en la comunicación entre PAs y TRs. Actua como árbitro de la comunicación. Esto permitirá el envío de vídeo y de voz sobre IP.

- 802.11f Estándar que define una práctica recomendada de uso sobre el intercambio de información entre el AP y el TR en el momento del registro a la red y la información que intercambian los APs para permitir la interportabilidad. La adopción de esta práctica permitirá el Roamming entre diferentes redes.

- 802.11g Estándar que permite la comunicación en la banda de los 2'4 Ghz, ya descrito.

- 802.11h Estándar que sobrepasa al 802.11a al permitir la asignación dinámica de canales para permitir la coexistencia de éste con el HyperLAN. Además define el TPC (Transmit Power Control) según el cual la potencia de transmisión se adecúa a la distancia a la que se encuentra el destinatario de la comunicación.

- 802.11i Estándar que define la encriptación y la autentificación para complementar completar y mejorar el WEP. Es un estándar que mejorará la seguridad de las comunicaciones mediante el uso del Temporal Key Integrity Protocol (TKIP).

- 802.11j Estándar que permitirá la armonización entre el IEEE, el ETSI HyperLAN2, ARIB e HISWANa.

- 802.11m Estándar propuesto para el mantenimiento de las redes inalámbricas.

El WarDriving es un método usado para la detección de redes inalámbricas.

Se realiza bien desde dentro de un vehículo o bien simplemente caminando a pie por diferentes zonas, habitualmente del centro, de una ciudad, con un dispositivo como un PDA o un ordenador portátil con los que se pueden detectar estas redes.

Para la identificación de las redes es necesario usar una TR WiFi en modo promiscuo junto con un SW especial, modo en el cual va a detectar todas las redes de los alrededores que estén configuradas mediante un PA.

Una vez detectada la red, se analiza y bien se "marca" mediante el warchalking bien se apunta para su posterior explotación.

Adicionalmente se puede dotar al sistema de un GPS con el cual marcar exactamente en un mapa la posición de la red. Ya existe SW apropiado para estos casos como es el AirSnort para Linux, el BSD-AriTools para BSD y el NetStumbler para Windows.

Dentro del mundo wireless, no podemos dejar de lado dos prácticas que se han extendido rápidamente entre algunas comunidades de usuarios de esta tecnología sobre todo son el ánimo de conseguir acceso gratuito a Internet. La adaptación a las nuevas tecnologías en algunos ámbitos es extremadamente rápida. ;-)

Warchalking

Es un lenguaje de símbolos normalmente escritos con tiza en las paredes que informa a los posibles interesados de la existencia de una red inalámbrica en ese punto.

La sencillez del lenguaje ha sido uno de los factores que han hecho posible su proliferación por las grandes ciudades. Además otras características como la no perdurabilidad de las marcas durante grandes periodos de tiempo hacen que sea muy dinámico y se vaya adaptando constantemente a las características cambiantes de las redes sobre cuya existencia informa.

Los símbolos más usados son:

Retina -> SSID

)( -> Nodo abierto ,() ?Nodo cerrado, (W) ?Nodo con WEP

1.5 -> Ancho de Banda

1. En primer lugar se identifica el nombre del nodo, o SSID

2. En segundo lugar se identifica el tipo de red, bien sea abierta, cerrada o con WEP.

3. En último lugar se identifica la velocidad del mismo.

A continuación comentaremos los pasos necesarios para asegurar nuesta red Wirelwess

Paso 1, debemos activar el WEP. Parece obvio, pero no lo es, muchas redes inalámbricas, bien por desconocimiento de los encargados o por desidia de los mismos no tienen el WEP activado. Esto viene a ser como si el/la cajero/a de nuestro banco se dedicase a difundir por la radio los datos de nuestras cuentas cuando vamos a hacer una operación en el mismo. WEP no es completamente seguro, pero es mejor que nada.

Paso 2, debemos seleccionar una clave de cifrado para el WEP lo suficientemente difícil como para que nadie sea capaz de adivinarla. No debemos usar fechas de cumpleaños ni números de teléfono, o bien hacerlo cambiando (por ejemplo) los ceros por oes...

Paso 3, uso del OSA. Esto es debido a que en la autenticación mediante el SKA, se puede comprometer la clave WEP, que nos expondría a mayores amenazas. Además el uso del SKA nos obliga a acceder físicamente a los dispositivos para poder introducir en su configuración la clave. Es bastante molesto en instalaciones grandes, pero es mucho mejor que difundir a los cuatro vientos la clave. Algunos dispositivos OSA permiten el cambiar la clave cada cierto tiempo de forma automática, lo cual añade un extra de seguridad pues no da tiempo a los posibles intrusos a recoger la suficiente información de la clave como para exponer la seguridad del sistema.

Paso 4, desactivar el DHCP y activar el ACL. Debemos asignar las direcciones IP manualmente y sólo a las direcciones MAC conocidas. De esta forma no permitiremos que se incluyan nuevos dispositivos a nuestra red. En cualquier caso existen técnicas de sniffing de las direcciones MAC que podrían permitir a alguien el descubrir direcciones MAC válidas si estuviese el suficiente tiempo escuchando las transmisiones.

Paso 5, Cambiar el SSID y modificar su intervalo de difusión. Cada casa comercial reconfigura el suyo en sus dispositivos, por ello es muy fácil descubrirlo. Debemos cambiarlo por uno lo suficientemente grande y difícil como para que nadie lo adivine. Así mismo debemos modificar a la baja la frecuencia de broadcast del SSID, deteniendo su difusión a ser posible.

Paso 6, hacer uso de VPNs. Las Redes Privadas Virtuales nos dan un extra de seguridad que nos va a permitir la comunicación entre nuestros dispositivos con una gran seguridad. Si es posible añadir el protocolo IPSec.

Paso 7, aislar el segmento de red formado por los dispositivos inalámbricos de nuestra red convencional. Es aconsejable montar un firewall que filtre el tráfico entre los dos segmentos de red.

Actualmente el IEEE está trabajando en la definición del estándar 802.11i que permita disponer de sistemas de comunicación entre dispositivos wireless realmente seguros.

También, en este sentido hay ciertas compañías que están trabajando para hacer las comunicaciones más seguras. Un ejemplo de éstas es CISCO, la cual ha abierto a otros fabricantes la posibilidad de realizar sistemas con sus mismos métodos de seguridad. Posiblemente algún día estos métodos se conviertan en estándar.

En primer lugar hay que situarse dentro de lo que seguridad significa en el mundo informático.

Se dice que una red es segura cuando casi nadie puede entrar la misma o los métodos de entrada son tan costosos que casi nadie puede llevarlos a cabo. Casi nadie puede significar que es segura en un 99'99%, por ello debemos desechar la idea de que los sistemas informáticos son seguros al 100%. No es cierto.

Un sistema es seguro cuando tiene la protección adecuada al valor de la información que contiene o que puede llegar a contener.

Una vez situados vamos a ver los pasos que podemos seguir para introducir una seguridad razonablemente alta a nuestra red wireless. Debemos tener en cuenta que cuando trabajamos con una red convencional cableada disponemos de un extra de seguridad, pues para conectarse a la misma normalmente hay que acceder al cable por el que circula la red o a los dispositivos físicos de comunicación

Los inicios de las redes acopladas son, como no, militares. Inicialmente se usaron para comunicarse con aquellas unidades de militares que aún estando lejos de las zonas de cobertura de sus mandos estaban lo suficientemente cerca entre si como para formar una cadena a través de la cual se pudiese ir pasando los mensajes hasta llegar a su destino (los mandos).

Las redes Mesh, o redes acopladas, para definirlas de una forma sencilla, son aquellas redes en las que se mezclan las dos topologías de las redes inalámbricas. Básicamente son redes con topología de infraestructura, pero que permiten unirse a la red a dispositivos que a pesar de estar fuera del rango de cobertura de los PA están dentro del rango de cobertura de algún TR que directamente o indirectamente está dentro del rango de cobertura del PA.

También permiten que los TRs se comuniquen independientemente del PA entre sí. Esto quiere decir que los dispositivos que actúan como TR pueden no mandar directamente sus paquetes al PA sino que pueden pasárselos a otros TRs para que lleguen a su destino.

Para que esto sea posible es necesario el contar con un protocolo de enrutamiento que permita transmitir la información hasta su destino con el mínimo número de saltos (Hops en inglés) o con un número que aún no siendo el mínimo sea suficientemente bueno.

Es tolerante a fallos, pues la caída de un solo nodo no implica la caída de toda la red.

Antiguamente no se usaba porque el cableado necesario para establecer la conexión entre todos los nodos era imposible de instalar y de mantener. Hoy en día con la aparición de las redes wireless este problema desaparece y nos permite disfrutar de sus grandes posibilidades y beneficios.

Hoy por hoy uno de los principales fabricantes de SW y HW para redes acopladas es LocustWorld. http://www.locustworld.com.

A modo de ejemplo de muestra una red acoplada formada por seis nodos. Se puede ver que cada nodo establece una comunicación con todos los demás nodos. Si este gráfico ya comienza a ser complicado, imagine si el número de nodos fuese de varios cientos.

Ya a primera vista podemos ver que el estándar 802.11g es una unión de los estándares 802.11 "a" y "b". Contiene todos y cada uno de los tipos de modulación que éstos usan, con la salvedad de que "a" opera en la banda de los 5 Ghz, mientras que los otros dos operan en la del los 2'4 Ghz.

Cuando tenemos una red inalámbrica en la que todos los dispositivos son tipo "a" o todos de tipo "b" no hay problemas en las comunicaciones. Cada AP tipo "a" tendrá sólo TRs tipo "a" y los APs tipo "b" tendrán sólo TRs tipo "b". Se seleccionará la mejor modulación y se transmitirá. Si la comunicación óptima no es posible debido a una excesiva distancia entre los dispositivos o por diferentes tipos de interferencias se va disminuyendo la velocidad hasta que se encuentre la primera en la que la comunicación es posible.

En el caso de dispositivos AP 802.11g normalmente estaremos usando la modulación OFDM, modulación que es la óptima para este estándar.

Si por un casual un dispositivo 802.11b quisiera hablar con otro dispositivo 802.11g, este último debería aplicar una modulación compatible con el estándar "b", cosa que es capaz de hacer. Sin embargo el dispositivo "b" no puede escuchar las transmisiones de los otros dipositivos "g" que hablan con su "partner" pues éstos usan una modulación que él no es capaz de entender. Si un dispositivo "b" comenzase a hablar a la vez que un dispositivo "g" se producirían colisiones que impedirían la transmisión, no por que interfieran ya que usan diferente modulación sino porque el AP normalmente sólo será capaz de hablar con un dispositivo a la vez.

Para evitar las colisiones, los equipos "b" usan la modulación Barker con TRS/CTS (Request To Send / Clear To Send), que básicamente significa que deben pedir permiso al AP para transmitir.

Cuando transmitimos información entre dos dispositivos inalámbricos, la información viaja entre ellos en forma de tramas. Estas tramas son básicamente secuencias de bits. Las secuencias de bits están divididas en dos zonas diferenciadas, la primera es la cabecera y la segunda los datos que verdaderamente se quieren transmitir.

La cabecera es necesaria por razones de gestión de los datos que se envían. Dependiendo de la forma en la que se module la cabecera (o preámbulo), podemos encontrarnos con diferentes tipos de tramas, como son:

- Barker. (RTS / CTS)

?- CCK. Complementary Code Keying

?- PBCC. Packet Binary Convolutional Coding

?- OFDM. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing

Una representación gráfica de las tramas más importantes:

Como podemos ver la cabecera en el caso de la codificación OFDM es más pequeña. A menor tamaño de cabecera menor "overhead" en la transmisión, es decir, menor tráfico de bits de gestión luego mayor "sitio" para mandar bits de datos. Lo que repercutirá positivamente en el rendimiento de la red.

En este documento vamos a referirnos principalmente al 802.11g, por ser el probable vencedor de la "guerra de estándares" abierta hoy en día, aunque lo explicado será fácilmente extrapolable a los demás teniendo en cuenta las características propias de cada uno.

Todos los estándares aseguran su funcionamiento mediante la utilización de dos factores, cuando estamos conectados a una red mediante un cable, sea del tipo que sea, disponemos de una velocidad fija y constante. Sin embargo cuando estamos hablando de redes inalámbricas aparece un factor añadido que puede afectar a la velocidad de transmisión, que es la distancia entre los interlocutores.

Así pues cuando un TR se conecta a un PA se ve afectado principalmente por los siguientes parámetros:

- Velocidad máxima del PA (normalmente en 802.11g será de 54Mbps)

- Distancia al PA (a mayor distancia menor velocidad)

- Elementos intermedios entre el TR y el PA (las paredes, campos magnéticos o eléctricos u otros elementos interpuestos entre el PA y el TR modifican la velocidad de transmisión a la baja)

- Saturación del espectro e interferencias (cuantos más usuarios inalámbricos haya en las cercanías más colisiones habrá en las transmisiones por lo que la velocidad se reducirá, esto también es aplicable para las interferencias.)

Normalmente los fabricantes de PAs presentan un alcance teórico de los mismos que suele andar alrededor de los 300 metros. Esto obviamente es sólo alcanzable en condiciones de laboratorio, pues realmente en condiciones objetivas el rango de alcance de una conexión varía (y siempre a menos) por la infinidad de condiciones que le afectan.

Cuando ponemos un TR cerca de un PA disponemos de la velocidad máxima teórica del PA, 54 Mbps por ejemplo, y conforme nos vamos alejando del PA, tanto él mismo como el TR van disminuyendo la velocidad de la transmisión/recepción para acomodarse a las condiciones puntuales del momento y la distancia.

Así pues, se podría decir que en condiciones "de laboratorio" y a modo de ejemplo teórico, la transmisión entre dispositivos 802.11 podría ser como sigue:

2- 802.11b: es la segunda aproximación de las WN. Alcanza una velocidad de 11 Mbps estandarizada por el IEEE y una velocidad de 22 Mbps por el desdoblamiento de la velocidad que ofrecen algunos fabricantes pero sin la estandarización (a día de hoy) del IEEE. Opera dentro de la frecuencia de los 2'4 Ghz. Inicialmente se soportan hasta 32 usuarios por PA.

Adolece de varios de los inconvenientes que tiene el 802.11a como son la falta de QoS, además de otros problemas como la masificación de la frecuencia en la que transmite y recibe, pues en los 2'4 Ghz funcionan teléfonos inalámbricos, teclados y ratones inalámbricos, hornos microondas, dispositivos Bluetooth..., lo cual puede provocar interferencias.

En el lado positivo está su rápida adopción por parte de una gran comunidad de usuarios debido principalmente a unos muy bajos precios de sus dispositivos, la gratuidad de la banda que usa y su disponibilidad gratuita alrededor de todo el mundo. Está estandarizado por el IEEE.

3- 802.11g: Es la tercera aproximación a las WN, y se basa en la compatibilidad con los dispositivos 802.11b y en el ofrecer unas velocidades de hasta 54 Mbps. A 05/03/2003 se encuentra en estado de borrador en el IEEE, se prevee que se estandarice para mediados de 2003. Funciona dentro de la frecuencia de 2'4 Ghz.

Dispone de los mismos inconvenientes que el 802.11b además de los que pueden aparecer por la aún no estandarización del mismo por parte del IEEE (puede haber incompatibilidades con dispositivos de diferentes fabricantes).

Las ventajas de las que dispone son las mismas que las del 802.11b además de su mayor velocidad.

a- Redes CDMA (estándar de telefonía móvil estadounidense) y GSM (estándar de telefonía móvil europeo y asiático). Son los estándares que usa la telefonía móvil empleados alrededor de todo el mundo en sus diferentes variantes. Vea http://www.gsmworld.com.

b- 802.16 son redes que pretenden complementar a las anteriores estableciendo redes inalámbricas metropolitanas (MAN) en la banda de entre los 2 y los 11 Ghz. Estas redes no entran dentro del ámbito del presente documento.

Lo primero que tenemos que hacer antes que nada es situarnos dentro del mundo inalámbrico. Para ello vamos a hacer una primera clasificación que nos centre ante las diferentes variantes que podemos encontrarnos:

- Redes inalámbricas personales

- Redes inalámbricas 802.11

- Redes inalámbricas de consumo

Redes inalámbricas personales

Dentro del ámbito de estas redes podemos integrar a dos principales actores:

a- En primer lugar y ya conocido por bastantes usuarios están las redes que se usan actualmente mediante el intercambio de información mediante infrarrojos. Estas redes son muy limitadas dado su corto alcance, necesidad de "visión sin obstáculos" entre los dispositivos que se comunican y su baja velocidad (hasta 115 kbps). Se encuentran principalmente en ordenadores portátiles, PDAs (Agendas electrónicas personales), teléfonos móviles y algunas impresoras.

b- En segundo lugar el Bluetooth, estándar de comunicación entre pequeños dispositivos de uso personal, como pueden ser los PDAs, teléfonos móviles de nueva generación y algún que otro ordenador portátil. Su principal desventaja es que su puesta en marcha se ha ido retrasando desde hace años y la aparición del mismo ha ido plagada de diferencias e incompatibilidades entre los dispositivos de comunicación de los distintos fabricantes que ha imposibilitado su rápida adopción. Opera dentro de la banda de los 2'4 Ghz.

Para más información sobre el mismo vea http://www.bluetooth.com.

Desde hace relativamente poco tiempo, se está viviendo lo que puede significar un revolución en el uso de las tecnologías de la información tal y como lo conocemos. Esta revolución puede llegar a tener una importancia similar a la que tuvo la adopción de Internet por el gran público.

De una forma callada, las redes inalámbricas o Wireless Networks (WN), se están introduciendo en el mercado de consumo gracias a unos precios populares y a un conjunto de entusiastas, mayoritariamente particulares, que han visto las enormes posibilidades de esta tecnología.

Las aplicaciones de las redes inalámbricas son infinitas. De momento van a crear una nueva forma de usar la información, pues ésta estará al alcance de todos a través de Internet en cualquier lugar (en el que haya cobertura).

En un futuro cercano se reunificarán todo aquellos dispositivos con los que hoy contamos para dar paso a unos nuevos que perfectamente podrían llamarse Terminales Internet en los cuales estarían reunidas las funciones de teléfono móvil, agenda, terminal de vídeo, reproductor multimedia, ordenador portátil y un largo etcétera.

Se podría dar lugar a una Internet paralela y gratuita la cual estaría basada en las redes que altruistamente cada uno de nosotros pondríamos a disposición de los demás al incorporarnos a las mismas como destino y origen de la información.

En un futuro también cercano la conjugación de las redes Mesh, con las redes inalámbricas y las redes Grid podría llevar a cabo al nacimiento de nuevas formas de computación que permitan realizar cálculos inimaginables hasta ahora debido a las necesidades HW de las que eran objeto.

En las grandes ciudades por fin se podría llevar a cabo un control definitivo del tráfico con el fin de evitar atascos, limitando la velocidad máxima y/o indicando rutas alternativas en tiempo real.

Las tecnologías que son necesarias para llevar a cabo estos sistemas hoy existen desde ayer, su precio es mínimo o al menos muy asequible y su existencia mañana sólo depende de las estrategias comerciales de las empresas que las poseen.

Antes de echar la imaginación a volar es necesario tener un cierto conocimiento sobre la tecnología que va a ser la base de estas aplicaciones, sobre las redes inalámbricas. Vamos entonces a intentar describir las mismas.

Es un sistema de transmisión de paquetes sobre GSM. Se usa para datos y es muy parecido a IP.

GPRS utiliza los canales sólo cuando va a transmitir datos (GSM los abre durante toda la llamada). Por lo tanto, un mismo canal puede ser utilizado por varios usuarios.

GPRS permite casi todo lo que se permite en Internet más todo lo que se permite con GSM.

La facturación para datos se hace en función de la cantidad de datos transmitidos y no en función del tiempo utilizado (como GSM).

*Funcionamiento de GPRS

Funciona igual que IP, con paquetes que viajan a su destino troceados y ensamblados en él. Los datos comparten frecuencias por lo que puede haber varios usuarios utilizando las mismas antenas (células) móviles y las mismas frecuencias. GPRS permite al acceso limpio a Internet, por lo que tiene asignada su propia dirección IP.

La transmisión puede ser punto a punto (con datagramas independientes o con una conexión virtual entre cada extremo) o punto a multipunto. Para que se implante GPRS ha sido necesario que se creen nuevos nodos o células con funciones que no soportaba GSM.

*Tipos de servicio GPRS

El tipo PTP (punto a punto) puede asumir uno de los estados: dormido (sólo funciones de control), reposo (pendiente de comunicarse) y activo (enviando o recibiendo paquetes).

El paso de dormido a reposo implica que se establece una comunicación y autentificación entre los dos extremos (se establece una especie de canal virtual). En el estado de reposo hay que estar redituando el móvil en cada momento para estar a punto para poder enviar o recibir datos.

El tipo PTM (punto a multipunto) permite la difusión de información a varios destinatarios dentro del mismo área ya sea a todos o a un grupo de ellos (se utiliza para publicidad). Dependiendo del tipo de terminal, será posible la utilización o no de PTM.

Para GPRS funcione con suficiente calidad, es necesario que haya unas mejoras en la red y que se puedan emplear más capacidades de las asignadas en este momento para esta tecnología.

Sistema UMTS

*Introducción

El UMTS (Sistema de comunicaciones móviles universal) pretende ampliar las funcionalidades de GPRS. UMTS las llamadas de voz y datos recorren el mismo camino en la red de acceso y se bifurcan en la red de conmutación. Hay una red para atender las llamadas de voz y otra para la de datos.

*Características generales de los sistemas 3G

Los sistemas 3G o de tercera generación, como UMTS permiten la transmisión de datos a alta velocidad y garantía de calidad de servicio. Son una ampliación de GPRS.

*Arquitectura UMTS

Se divide en tres capas: capa de acceso o física, capa de conectividad o de enlace de datos y capa de servicios o de red. Como ya se ha dicho, hay dos redes de conmutación, una para voz y otra para datos.

NOTA: Con este capítulo hemos llegado al final de nuestro curso.

El protocolo de aplicaciones inalámbricas (WAP) es un protocolo para desarrollar aplicaciones para móviles. Está basado en el modelo Web. El principal obstáculo es que los teléfonos móviles actuales no están adaptados para ello. Para poder hacer una adaptación de HTML a los lenguajes de WAP se han creado unos minilenguajes, descendientes de HTML y más simples que él.

*Arquitectura

Consta de las siguientes capas:

Capa de aplicación
Capa de sesión
Capa de transacciones
Capa de seguridad
Capa de transporte
Capas propias de los móviles

*Características

La comunicación se basa (como http) en cliente-servidor. Todas las transacciones van comprimidas y hay una optimización de todo el envío.

Existe un navegador, una pasarela y el propio servidor.El navegador traduce WML a la pantalla. Es un estándar libre, independiente de la tecnología de la red sobre la que se opera, ejecuta acciones en el servidor.

Ya se ha dicho que se compone del terminal, la pasarela (que se encarga de pasar las peticiones a la Web y de recibir las respuestas) y del servidor.

*Puntos fuertes y débiles Sus puntos fuertes son:

- Interoperatividad
- Seguridad
- Escalabilidad

Puntos débiles:

- Poca riqueza
- Necesidad de adaptar las páginas al sistema WAP
- Seguridad

Se pueden hacer dos cosas para aumentar el ancho de banda de una fibra óptica: aumentar la velocidad de transmisión o aumentar el número de longitudes de onda que viajan por la misma fibra.

*DWDM

DWDM proviene de DWM (Multiplexación por división en longitud de onda). Se trata de una tecnología que permite acoplar muchas longitudes de onda distintas en la misma fibra. DWDM es sólo una condensación mayor de longitudes de onda que DWM. DWM ha sido posible por el gran avance en la tecnología óptica, al disminuir los costes y aumentar las prestaciones de los componentes ópticos.

- Sistemas WDM opacos y transparentes

Los WDM opacos reciben información óptica de la fibra, la demultiplexan y la convierten en eléctrica. Un sistema electrónico trata la señal eléctrica y al final es
multiplexada y convertida otra vez en óptica y pasada a la fibra. Los sistemas transparentes no convierten la señal en eléctrica sino que operan en el rango de la óptica.

*La fibra óptica

La fibra óptica es inmune a las interferencias electromagnéticas, no se oxida y tiene un amplísimo ancho de banda. Los cables de fibra óptica presentan varias capas que los hacen muy seguros y fiables y los aíslan de posibles interferencias y roturas. Dependiendo del grosor de la fibra, puede ser multimodo o monomodo.

La luz se propaga a lo largo de la fibra por un canal central cuyas paredes la reflejan, de forma que va "rebotando" por las paredes internas hasta que llega a su destino. En una misma fibra se pueden enviar rayos luminosos a diferentes longitudes de onda sin que haya apenas interferencias entre ellos. Si se quieren eliminar del todo las interferencias, se utiliza fibra monomodal, donde un solo rayo viaja por el centro de la fibra.

- Interconexión óptica

El gran problema a resolver en la tecnología óptica es cómo mantener la luz encajada en las interconexiones de dos fibras. ¿Cómo manejar la luz en los conmutadores ópticos para que no se "escape"?. En los terminales de una fibra, se puede pasar la luz a electricidad o se puede mantener como luz. El método más empleado en la actualidad es el primero (debido a que hasta hoy no se había avanzado lo suficiente en la tecnología óptica).

- Los multiplexores ópticos

Son mecanismos capaces de unir varias longitudes de onda en una fibra para ser enviadas. Los demultiplexores hacen lo contrario. Estos aparatos se llaman OADM
(Multiplexor incrementador/decrementador óptico).

*Sistemas DWDM

La transmisión se divide en canales. Cada canal puede viajar a diferentes velocidades. Cada canal puede utilizar más de una longitud de onda. Son como circuitos virtuales. Cada canal tiene alrededor de la longitud de onda central, un espacio vacío para evitar interferencias entre longitudes de onda contiguas. La señal ha de ser amplificada cada 80 km aproximadamente.

*Topologías de redes DWDM

- Redes punto a punto

Se emplea para largas distancias por su gran velocidad de transmisión. Los multiplexores (OADM) permiten añadir o extraer canales a lo largo del trayecto.

- Redes en anillo y estrella

Se suele emplear en redes locales (con un anillo o dos para seguridad). Existe un nodo que es el concentrador. Cada nodo tiene su OADM para extraer e insertar canales al anillo. El concentrador es el comienzo y el fin de la señal que circula por el anillo. El concentrado administra los canales. Suele haber menos nodos que canales en la fibra (para que no se sature).

*Reconocimiento ultrarrápido de patrones

Debido a la alta velocidad en que se opera, se necesitan dispositivos de reconocimiento de patrones muy rápidos. Estos reconocedores se llaman CAM y suelen ser memorias ultrarrápidas. También se pueden utilizar memorias convencionales RAM.

*Tendencias futuras

Para trabajar IP sobre DWDM, se colocan capas intermedias, IP sobre ATM, sobre SDH y sobre DWDM. La tendencia actual es eliminar ATM. E incluso situar MPLS en vez de SDH. Otra tendencia es a utilizar NSDM que es una tecnología más avanzada que DWDM y que permite reducir el espaciado perdido entre canales consecutivos.

Cuando los nodos intermedios en una red IP deben manejar mucha información, hay que aumentar sus prestaciones, pero eso tiene un límite. Para intentar no tener que llegar al límite se ha creado una solución que se llama conmutación de etiquetas.

El nodo de entrada se encarga de decidir el camino a seguir por el paquete. Este camino se codifica en una etiqueta que se incluye en el paquete. Los nodos intermedios no inspeccionan toda la cabecera sino sólo la etiqueta (lo cuál es mucho más rápido y satura menos al encaminador o nodo intermedio).

*MPLS

MPLS trabaja sobre la capa de red y debe funcionar sobre cualquier capa de enlace. MPLS debe funcionar sobre IP y puede ser punto a punto o punto a multipunto (difusión).

- Descripción funcional

Conceptos:

- Encaminamiento: Son las acciones realizadas por los elementos de red para mover los paquetes a través de la red.
- Conmutación: Es el mecanismo de transferir información desde un puerto de entrada a uno de salida en la capa de enlace (la 2).
- FEC: Son los paquetes que van a llevar la misma etiqueta (llevan el mismo camino dentro de la red).
- Etiqueta: Es un identificador de longitud fija, y corto para describir un camino en la red.
- Dominio MPLS: Conjunto contiguo de nodos que soportan MPLS dentro del mismo dominio IP.
- LER: Nodo capaz de conectar con nodos externos al dominio.
- LSR: Nodo interno que admite MPLS.
- LSP: Camino de datos dentro de un dominio MPLS.

Los nodos de la frontera del dominio MPLS y los internos deben tener unas tablas de encaminamiento. Cuando un tráfico entra en la red, se le añade una etiqueta de encaminamiento, los nodos internos analizan esa etiqueta y van reenviando a otro nodo hasta que llega la información al nodo frontera de salida de la red MPLS, donde se le quita la etiqueta y se le envía a su destino.

Hay dos maneras de manejar las tablas de etiquetas, o bien se conservan para próximos envíos o bien se eliminan cuando a pasado el tráfico que las utiliza. Una de las aplicaciones de MPLS es la de solventar el problema del enrutado que hacen los algoritmos antiguos sobre IP (ya que el camino más corto hace que se saturen ciertos nodos de la red) al hacer posible un enrutado manual.

Hay varios niveles de calidad:

1. Mejor esfuerzo (BE): El servicio normal de datagramas de Internet. No hay aseguramiento de llegada de paquetes.
2. Carga controlada (SCL): Si minimiza el peligro de pérdida de paquetes aunque no se asegura un retardo pequeño.
3. Calidad garantizada (SG): Se asegura que no hay pérdidas de paquetes un además que llegarán en un tiempo máximo establecido.

*Modelo de la arquitectura de servicios integrados

RSVP se encarga de gestionar reservas de recursos a lo largo de todos los nodos de la red. Por lo tanto, debe estar presente en todos ellos para que la calidad se garantice.

Cuando es aceptada una transmisión por parte del RSVP del emisor, se envía un paquete que informa a los nodos intermedios de que se va a proceder a transmitir. Una vez que el receptor es avisado, envía al emisor una confirmación. Es decir, se hace una reserva en cada nodo para la comunicación. Esta reserva debe refrescarse periódicamente.

ISA mantiene una comunicación simplex entre el emisor y el/los destinatarios. En cada nodo hay una serie de colas y un control de tráfico encargado de todo el proceso.

*Protocolo RSVP

Es el encargado del control de todo el sistema de envío de paquetes entre el emisor y el receptor (y los nodos intermedios) para poder implementar una calidad de servicio. Opera sobre IP y reserva recursos en cada nodo de la ruta. Una sesión RSVP consta de una dirección de destino, un identificador del protocolo IP y un puerto de destino.

Cada emisor que utiliza RSVP intenta reservar recursos a lo largo de todo el camino hasta el receptor, pero sólo se le reservarán sin en los nodos intermedios es el solicitante más prioritario. Cuando se ha conseguido la reserva y es confirmada, se procede al envío de datos. Para realizar reservas es necesario que haya una autorización y que haya recursos para atenderla.

Arquitectura de servicios diferenciados

*Definición y objetivos

Se trata de diferenciar cada paquete y darle un trato dependiendo del servicio que necesite. Los paquetes se marcan y clasifican para recibir un tratamiento específico por salto en la ruta. Esta política de clasificación sólo se implementa en las fronteras de la red y no en los nodos intermedios.

Se trata de dividir los paquetes en distintas clases que requerirán distintos servicios. Los 4 básicos son:

1. PHB por defecto: Es el menos riguroso y equivale a enviar si se puede y si no, descartar.
2. PHB selector de clase: Si no hay congestión, se asegura el envío y si la hay, no.
3. PHB de reenvío explícito: Se garantiza un ancho de banda, se asegura que no hay pérdidas, poca latencia y variación de retardo (para videoconferencia, etc.).
4. PHB de reenvío asegurado: Se garantiza que no hay pérdida de paquetes.

Debido al amplio crecimiento de la red, los 32 bits de dirección son insuficientes. Por ello se ha creado IP versión 6 (la normal es la 4).

- Mejoras de IP v6

1. Direcciones de 128 bits.
2. Mejoras en las opciones.
3. Asignación dinámica de direcciones.
4. Flexibilidad en el direccionamiento.
5. Facilidad para la asignación de recursos.
6. Capacidades de seguridad.
7. Eliminación de control de errores de cabecera.
8. Fragmentación sólo en la fuente.

- Estructura de la trama (PDU) en IPv6

Consta de una cabecera IPv6 de 40 bytes (IPv4 es de 20 bytes). Los campos de la cabecera son 8 frente a los 13 de IPv4. El campo de clase de tráfico permite diferenciar los datagramas en prioridades o clases para un mejor tratamiento. Desde el origen, hay una etiqueta de flujo que tienen todos los datagramas que pertenecen a la misma transmisión lógica.

- Direcciones IPv6

Consta de 128 bits. Cada nodo tiene una interfaz que identifica a múltiples destinos (o a uno sólo).

Hay tres tipos de direcciones:

1. Unidistribución: Un identificador para una interfaz individual.
2. Monodistribución: Un identificador para un conjunto de interfaces. Un paquete enviado a este tipo de dirección es captado por una interfaz de las identificadas por esa dirección.
3. Multidistribución: Un identificador para un conjunto de interfaces. Un paquete enviado a una dirección de este tipo se entrega a todas las interfaces identificadas por esa dirección.

Las direcciones constan de grupos de 16 bits separados por ":". Estos 16 bits se codifican en hexadecimal. Cuando hay un grupo de 0, se sustituye por "::". Por ejemplo:
"5566:FFEE:54AB:F4F5:5434:09DE:43D5:FF00" o " 6655:E443:87C6:6578::" que equivale a "6655:E443:87C6:6578:0000:0000:0000:0000".

- Cabeceras adicionales de IPv6

Entre la cebadera de TCP y la de IP se pueden incluir cabeceras adicionales de longitud múltiplo de 8 bytes. Estas cabeceras deben aparecer en orden (si las hay), Y Son:

1. Cabecera nodo por nodo: Contiene información de los nodos por los que ha viajado el paquete.
2. Cabecera de encaminamiento: Contiene una lista de nodos intermedios por los que debe viajar el paquete (la establece el emisor).
3. Cabecera de fragmentación: Permite enviar paquetes de un tamaño superior al normal. La fragmentación sólo se hace en IPv6 en el origen y no en los nodos intermedios.
4. Cabecera de autentificación: Sirve para autentificar y asegurar la integridad de los paquetes.
5. Cabecera de confidencialidad: Se encarga de encriptar los datos para hacerlos seguros en el camino. Si está presente, a partir de ella, toda la información está ya encriptada.
6. Cabecera de extremo a extremo: Da una información opcional controlada por el destinatario.

- Los datagramas IP

Los datagramas se encapsulan en tramas, dependiendo del nivel inferior en que trabajen. Por ejemplo, si trabajan sobre Ethernet, se encapsulan en tramas de 1500 bytes a lo sumo.

Los datagramas IP contienen una cabecera IP. Esta cabecera contiene una serie de campos como pueden ser: versión, longitud de la cabecera, tipo de servicio, longitud total del datagrama, identificador (para cuando se subdivida en trozos), flags, offset, tiempo de vida, protocolo de nivel superior, etc. El tamaño máximo de un datagrama es de 65535 bytes (la cabecera es de 20 bytes).

- Fragmentación y reensamblado en IP

Ta que IP trabaja sobre distintos tipos de subredes, es necesario a veces fragmentar los datagramas en trozos más pequeños, aceptados por la subred específica. Para ello, IP debe fragmentar sus datagramas en trozos más pequeños y luego, en el destino reensamblarlos. La capa TCP no tiene conocimiento de ello ya que IP le sirve los datagramas completos.

Para el reensamblado, se utilizan los campos de la cabecera IP. Cada trozo en que se ha dividido el datagrama contiene una indicación de su lugar original en el
datagrama, además se dispone de un temporizador. En el destino, IP va recibiendo trozos del datagrama y los va colocando en su lugar dentro del datagrama. Si ha expirado el temporizador y no han llegado todos los trozos, se descarta el datagrama (por eso decimos que IP no implementa conexiones seguras).

- El protocolo ICMP

TCP utiliza este protocolo para el envío de mensajes de control y de error. Por ejemplo ping se utiliza para ver si un ordenador está activo en la red.

Los mensajes ICMP están dentro de datagramas IP (IP los trata igual que los demás datagramas). Es decir, dentro de los datos del datagrama, hay una cabecera del protocolo ICMP que indica una serie de parámetros como código de error, tipo de mensaje, etc., (como ya se ha dicho, IP no tiene constancia de que sea un
datagrama especial).

ICMP pueden enviar varios tipos de mensajes como por ejemplo, destino no alcanzable, control de congestión, redireccionamiento, tiempo excedido.

- El protocolo ARP

Convierte las direcciones IP en direcciones físicas de la red. Cada host tiene una tabla para realizar dicha conversión. Cuando una dirección pedida no figura en la tabla, ARP genera una petición por toda la red. Si alguna máquina de la red recibe esa petición y corresponde con la suya propia, avisa al host que ha realizado la petición y este incluye la nueva dirección en su tabla de direcciones.

- El protocolo RARP

Cuando un host desconoce su propia dirección, envía a la red su dirección física y si hay algún host a la escucha que la conozca, le envía al host peticionario su dirección IP. De esta manera, un host que arranca por primera vez, puede automáticamente conocer su dirección en Internet.

Calidad de servicio en redes IP. Arquitectura TCP/IP

*El sistema de comunicaciones Internet

Internet está compuesto por múltiples redes de paquetes interconectadas por encaminadores. La capa de enlace y la capa de red son llamadas IP y por encima, la de transporte es la TCP.

- Direcciones Internet o direcciones IP

Cada host tiene asignada una dirección IP. Cada dirección IP se compone a su vez de dos partes, la dirección de red y la dirección de host. Como Internet opera sobre diversos tipos de redes, hay que traducir la dirección IP a la dirección de la red física.

*Descripción general de los protocolos TCP/IP

En Internet se habla de 5 niveles (en vez de los 7 de OSI). DE arriba abajo, son:

- Aplicación: Aplicaciones de los usuarios.
- Transporte (TCP o UDP): TCP orientada a conexión y UDP no orientada a conexión.
- Internet (IP): No fiable no orientada a conexión.
- Red e inferiores
- Físico

Las unidades de datos intercambiadas en IP son los datagramas.

- TCP/IP y el modelo de referencia OSI

En TCP/IP los diferentes protocolos de cada capa prestan una serie de servicios a capas superiores y son servidos a su vez por las inferiores; igual que en OSI. Pero en TCP/IP no hay por qué utilizar todas las funcionalidades de la capa inferior, se utilizan sólo las necesarias.

IP no garantiza que los datos entregados sean correctos ni que lleguen en secuencia; estas funciones las deben garantizar los niveles superiores. IP es no orientado a conexión; esa capacidad la debe implementar algún nivel superior.

Las redes SDH están formadas por cuatro tipos de elementos:

1. Regeneradores (R): Regeneran las señales que se han atenuado en la red.
2. Multiplexores terminales (TM): Combinan señales síncronas y plesiócronas en señales STM de mayor velocidad.
3. Multiplexor incrementador/decrementador (ADM): Insertan o extra en señales de baja velocidad en el flujo de alta velocidad de SDH.
4. Transconectores digitales (DXC): Conmutan el tráfico entre la entrada y la salida.

Topologías SDH

Son las típicas, punto a punto, bus, malla, anillo, concentrador, clasificador. La bus se emplea en pequeñas redes, las estaciones extremos son normales, pero las intermedias tienen ADM´s y DXC´s.

La malla se emplea en grandes redes. Utiliza DXC´s. La anillo es la más utilizada ya que permite tener anillos de protección (secundarios). Utiliza ADM´s para insertar o extraer información en la red y DXC´s para interconectar más anillos.

*Topología en anillo

El anillo tiene la ventaja que si utilizamos un anillo secundario, una ruptura en uno de ellos no implica una interrupción del tráfico.
Mediante la utilización de ADM´s, podemos tener anillos unidireccionales o bidireccionales.

Si tenemos dos anillos, podemos utilizarlos de manera que podemos enviar la misma información por ambos, por lo que la redundancia es del 100% y la probabilidad de que ambas conexiones fallen es muy baja. También podemos tener el anillo secundario para tráfico de baja velocidad y para utilizarlo en caso de ruptura del principal.

- Anillos unidireccionales

Estos anillos envían información sólo en un sentido. Tienen el anillo secundario en el otro sentido para solventar los problemas de cortes en el principal.: su principal problema son los retardos ya que cada anillo utiliza recursos diferentes y está sometido a condiciones diferentes de retardo.

- Anillos bidireccionales

El tráfico siempre utiliza la ruta más corta. Se utiliza parte del ancho de banda de una dirección como reserva de la otra.

*Sincronización

Todos los elementos de la red deben estar sincronizados para que SDH cumpla sus funciones de calidad. Hay un reloj central que sincroniza a su vez a los relojes secundarios esparcidos por la red.

Las funciones de la capa ATM son:

- Multiplexación/Demultiplexación de células
- Generación/Extracción de cabecera de la célula
- Traslación ITV/ICV
- Control de flujo genérico (CFG)

La célula ATM consta de 5 bytes de cabecera y 48 de carga. Los campos ITV y ICV son los identificadores de caminos virtuales y trayectos virtuales. En UNI, la ITV tiene 8 bits y la ICV 16. En NNI la ITV tiene 12 bits y la ICV 16.

El CFG tiene 4 bits, el campo de tipo de carga útil (PTI) tiene 3 bits. El campo de prioridad de pérdida de células (CLP) tiene 1 bit y el campo de control de error de cabecera (HEC) tiene 8 bits. Los canales y trayectos virtuales son unidireccionales. Se puede hablar también de enlaces y conexiones virtuales tanto para caminos como para trayectos. Además de conmutadores virtuales.

Hay células dedicadas sólo a gestión del tráfico, encargadas de monitorizar que el sistema atienda correctamente las necesidades contratadas. Estos flujos se llaman
OAM. Ya que hay un contrato de tráfico previo a una conexión mediante ATM, se pueden elegir diferentes tipos de tráfico a contratar:

1. CBR (Velocidad binaria constante): Para tráfico isócrono.
2. RT-VBR (Velocidad binaria variable en tiempo real): Para tráfico isócrono.
3. NRT-VBR (Velocidad binaria variable en tiempo no real): Para tráfico transaccional.
4. UBR (Velocidad binaria no especificada): Semejante a datagramas. Para correo electrónico, etc.
5. ABR (Velocidad binaria disponible): Garantiza no pérdida de células pero a baja velocidad.

- Descriptor de tráfico

Consiste en todos los parámetros contratados. Son:

1. PCR (Tasa de pico de células): Velocidad máxima a que se pueden enviar células.
2. MBS (Tamaño máximo de ráfaga) y BT (Tolerancia de ráfaga): Número de células consecutivas a velocidad PCR en categoría VBR.
3. MCR (Mínima velocidad de las células): Velocidad mínima de envío de células en categoría ABR.
4. SCR (Tasa sostenida de células): Número medio de células medidas en una escala de tiempo grande por unidad de tiempo. Es una velocidad media.

Para prevenir la congestión, se utiliza el algoritmo de cubo de fichas. Se admite una profundidad máxima del cubo y conforme van llegando células se va llenando el cubo (cuando salen células se va vaciando). Cuando el cubo tiene células en número igual a su profundidad, las siguientes células se descartan.

Arquitectura de la RDSI-BA

*Configuración de referencia y modelo de referencia de protocolos RDSI-BA

Las tres capas más bajas de RDSI-BA son: capa física, capa ATM y capa de adaptación ATM (AAL). Por encima están las capas superiores. La AAL se encarga de adaptar la red a otros tipos de redes, como IP, etc.

*Capa física

Se divide en dos subcapas: subcapa dependiente del medio físico (PMD) y subcapa de convergencia de transmisión (TC).

- Jerarquías digitales en redes de banda ancha

En EEUU y Europa hay distintas jerarquías en la capa física. Para compensar esas diferencias, actualmente se rellenan las tramas con bits de relleno, lo que redunda en un menor rendimiento de las jerarquías más rápidas.

Para solucionar los problemas de las jerarquías actuales (PDH = Jerarquía digital plesiócrona o cuasi-isócrona) se ha creado la SDH (Jerarquía digital síncrona). La velocidad básica de SDH es 155´52 Mbps y engloba a todas las velocidades permitidas de la PDH.

- Jerarquía digital síncrona SDH

Se define la velocidad básica por el módulo de transporte síncrono STM-1 a 155´52 Mbps. La información está integrada en una estructura matricial de 270 x 9 bytes. De estas nueve filas y 270 columnas, las 9 primeras columnas son de control y gestión (TOH). Una de sus filas (9 bytes) es un apuntador a otra sección que consta de una columna y 9 filas que es la POH (función auxiliar del trayecto) y las otras 8 filas son la SOH (función auxiliar de sección).

Es decir, de sobrecarga hay 9 x 9 =81 bytes más 1 x 9 bytes = 9 bytes, en total 90 bytes. El resto, es decir 270 x 9 = 2430 - 90 = 2340 bytes son la carga útil. La señal debe ser transmitida a 4 kHz, es decir 8000 células por segundo. Por lo tanto, la velocidad básica es 8000 x 270 x 9 x 8 = 155´52 Mbps. Para velocidades superiores, se utilizan múltiplos, es decir STM-n = n x STM-1. La especificación americana es la SONET, que es la tercera parte de la europea, es decir STM-n = 3 x STS-n.

Por lo tanto, por ejemplo, la velocidad de STS-3 = STM-1. Esto es así porque las células SONET son de 9 filas x 90 columnas. De las que (9 x 3)+9 = 36 bytes son de sobrecarga y el resto de carga útil.

- Contenedores virtuales en SDH

Para evitar multiplexar y demultiplexar la información, se utilizan los apuntadores.

*Capas SDH

La capa física de SDH se subdivide en varias subcapas, que son: interfaz física, sección de regeneración (RSOH), sección de multiplexación (MSOH), capa VC-4 y alternativamente VC-12, ATM o IP. De la carga útil, se emplean 27 bytes para RSOH y 45 para MSOH. Lo cuál implica que la carga útil se queda reducida a 2340 - 27 - 45 = 2358 bytes. VC-4 y VC-12 se encargan de acomodar los actuales sistemas PDH a SDH.

- Ventajas de SDH

1. Alta velocidad
2. Estandarización
3. Simplificación y flexibilidad
4. Fiabilidad
5. Gestión de red

- Desventajas de SDH

1. Dificultades en la temporización
2. Formación del personal técnico