WiFi - ¿Para qué Sirve?

Los avances en las redes inalámbricas han sido enormes desde las primeras iteraciones hasta la tasa de transferencia de 54 Mbps (megabits por segundo) actual que ofrece la tecnología WiFi (Fidelidad Inalámbrica por sus siglas en inglés). La norma IEEE 802.11 original admitía transmisiones en redes inalámbricas con tasas de transferencia de datos de hasta 2 Mbps en la banda ISM (Industrial, científica, médica). Las adaptaciones más recientes de esas normas son algo diferentes y no todas son compatibles entre sí. La norma 802.11a funciona en la banda U-NII (Infraestructura de información nacional sin licencia) de 5GHz y admite tasas de transferencia de 1Mbps, 2Mbps, 5,5Mbps y 11Mpbs, con un máximo de 54 Mbps. La norma 802.11b funciona en la misma banda ISM que la original y admite una tasa de transferencia de 11Mbps. La norma 802.11g es la más reciente. Esta norma, que fue aprobada en junio de 2004, admite velocidades de transferencia de datos de hasta 54Mpbs y funciona en ambas bandas. Esta posibilidad de funcionar en ambas bandas la hace compatible con la norma anterior 802.11b, no así con la 802.11a. Al analizar esta información, es importante señalar que los equipos compatibles con la norma 802.11b eran menos costosos y se comercializaron antes y, en consecuencia, lograron una participación en el mercado considerable con respecto a los equipos compatibles con la norma 802.11a.

¿Suena confuso? Es una sensación generalizada. También les resultó desconcertante a muchos de los primeros en implementar el sistema WiFi original. Se trata de una concepción nueva para muchos profesionales del campo de las redes, acostumbrados a "enchufar" equipos de redes que funcionan perfectamente junto con otros dispositivos. En esos casos, la velocidad y los protocolos eran lo único que importaba. Pero las normas WiFi son algo diferentes debido a la codificación y al hecho de que se transmiten en frecuencias diferentes sin cables.

Acerca del Espectro Frecuencial

Para poder comprender mejor la implementación de la tecnología WiFi, se debe contar con un conocimiento básico acerca del espectro frecuencial. La Comisión Federal de las Comunicaciones (FCC) otorga las licencias para el uso del espectro en EE.UU. y lo rige. Los productos WiFi utilizan frecuencias de las bandas del espectro sin licencia que la Comisión Federal de las Comunicaciones abrió para las comunicaciones de datos. ¿Qué significa "sin licencia"? En pocas palabras, significa que se puede transmitir sin tener una licencia para hacerlo. Para poseer una licencia de uso de una parte del espectro, se debe solicitar esa licencia y aceptar transmitir únicamente dentro de ese rango de frecuencia. La ventaja de tener una licencia para el uso del espectro con tecnología inalámbrica reside en que el ancho de banda se puede controlar y garantizar. En los lugares en que las empresas tienen torres de transmisión como parte de su área comercial, deben transmitir en su frecuencia, en su espectro, en todo momento, de modo muy similar a una emisora de radio o televisión.

El espectro que se utiliza sin licencia se diferencia en el sentido de que funciona como una licencia abierta a disposición de todo fabricante de equipos con certificación de cumplimiento de los requisitos de frecuencia dentro del espectro. El espectro no está controlado con respecto al uso excesivo y, por lo tanto, los usuarios deben comprender que pueden verse sujetos a interrupciones y contaminación de datos a causa de señales ajenas. En los EE.UU., el espectro de 1MHz a 100MHz corresponde a "emisiones públicas": se utiliza para la transmisión de las comunicaciones de los bomberos, la policía y la marina, las radios HAM, las radios de banda ciudadana de Clase D, los canales 2 al 6 de VHF y una señal aeronáutica gubernamental en los 75MHz así como todas las bandas de las radios de AM y algunas de las radios de FM.

Figure 1 - FCC Spectrum Chart

Figura 1: Gráfico del espectro frecuencial de la FCC.

El gráfico de arriba representa las asignaciones de frecuencias en EE.UU. regidas por la Comisión Federal de las Comunicaciones y Administración Nacional de Información y Telecomunicaciones – NTIA (sólo para las frecuencias correspondientes al gobierno). Como se puede observar, la cantidad de frecuencias y los canales que existen dentro de ellas son abundantes. En los mapas frecuenciales se incluyen también las señales de radio, datos y televisión.

¿Cómo Funcionan las Redes Inalámbricas?

Las computadoras y otros dispositivos para redes inalámbricas cuentan con una tarjeta de red inalámbrica. Esa tarjeta contiene una radio. Las primeras versiones de esas tarjetas funcionaban únicamente con una sola tecnología inalámbrica (la norma 802.11b). Las versiones más nuevas que ofrecen algunos fabricantes pueden sondear todos los rangos de frecuencia disponibles hasta encontrar una red que sea compatible con 802.11a, 802.11b u 802.11g. Esta tarjeta transmite a través de su radio en los diferentes rangos de frecuencia para sondear las ondas aéreas en busca de una red inalámbrica. Los servicios de red se anuncian a través de un punto de acceso inalámbrico (WAP) que funciona como emisora base de las señales radiales. El transmisor (la computadora) y el receptor (el punto de acceso inalámbrico o WAP) de la transmisión en cualquier frecuencia deben ser compatibles y funcionar en el mismo rango de frecuencia para que la comunicación sea posible. Una vez que se encuentra una red, se asigna información a la tarjeta inalámbrica y así se establecen las comunicaciones en la red.

Figura 2: Zonas inalámbricas y comunicación.

El punto de acceso inalámbrico coordina las señales entre los dispositivos inalámbricos y la red integrada. Cada punto de acceso inalámbrico funciona en un canal diferente dentro de la frecuencia. Como se muestra en la figura 2, cada punto también está integrado a la red. Esto permite la transmisión fuera de la red, por ejemplo, en el caso de los servicios de Internet. Todos los usuarios que se comunican a través del punto de acceso comparten el ancho de banda. Existe un límite con respecto a la cantidad de dispositivos que pueden comunicarse por medio de un solo punto de acceso. Ese límite puede ser menor para algunos puntos de accesos que para otros, según el uso del ancho de banda de cada terminal de trabajo.

En general, las zonas se definen de acuerdo con la superficie que ocupa un edificio en pies cuadrados y las prestaciones del punto de acceso inalámbrico. Al diseñar una red inalámbrica, primero se debe conocer el área de cobertura del punto de acceso inalámbrico, que normalmente es de 100 a 300 pies (aproximadamente 30 a 90 metros) en espacios interiores. Dado que las señales son señales radiales, ciertas condiciones del edificio pueden influir en el rango. Si el edificio está construido o reforzado fuertemente con metal, piedra, ladrillo, bloques de concreto o madera muy compacta, es probable que las señales radiales no tengan potencia suficiente para ofrecer conectividad a través de esas barreras. Asimismo, es importante tener en cuenta que, como las señales de radio se emiten, cuanto mayor sea la distancia del punto de acceso, menor será la velocidad de la conexión; como sucede con cualquier señal radial, la señal de una red inalámbrica se atenúa con la distancia. Según la potencia de la señal, un usuario que se conecta a una red de 11Mbps quizás logre una velocidad de sólo 1Mbps como consecuencia de la distancia u otros factores que atenúen la transmisión.

Un solo punto de acceso inalámbrico puede servir para una cantidad limitada de usuarios. Esa cantidad puede variar en gran medida en función de las necesidades de cada usuario con respecto a los servicios de red. Comúnmente, los puntos de acceso pueden ser utilizados por entre 10 y 20 usuarios debido a la naturaleza "explosiva" del tráfico de red. Sin embargo, a aquellas personas que necesitan usar mucho la conexión o en el caso de que ésta sea absolutamente fundamental para sus tareas puede no resultarles aceptable compartir el ancho de banda y, en tales casos, pueden requerirse más puntos de acceso inalámbrico a fin de garantizar su cercanía con la señal para que se pueda recibir el mayor nivel disponible de ancho de banda.

  Rango Máximo  Rango a 11 Mbps 
Exterior / espacio abierto con antena estándar  228-305 m (750-1.000 pies)  45-106 m (150-350 pies) 
Oficinas / entornos industriales livianos  76-106 m (250-350 pies)  30-45 m (100-150 pies) 
Entorno residencial  38-60 m (125-200 pies)  18-24 m (60-80 pies) 

Figura 3: Rangos típicos según el entorno (provistos por la alianza WiFi)

La Nueva Norma WLAN de la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones

La Asociación de la Industria de Telecomunicaciones de EE.UU. está desarrollando una nueva norma de cableado para redes de área local inalámbricas (WLAN). Esta norma no ofrece garantías de cobertura y está concebida para que no sea exclusiva de ningún proveedor. En cambio, utiliza un sistema de red cuadriculado dentro del techo a fin de garantizar que estén disponibles las opciones de configuración máximas para la ubicación de los puntos de acceso inalámbrico. La red divide un área en secciones cuadradas de 55' con una salida de telecomunicaciones en el centro de cada cuadrícula. Un patch cord con una distancia máxima de 12 m (30’) permite mover un punto de acceso a cualquier sitio dentro de la sección cuadriculada. De este modo, se logra una cobertura excelente y opciones de configuración para la ubicación de los puntos de acceso. Véase la figura 4 abajo.

Figura 4: Áreas de cobertura.

El desarrollo de esta norma se sustenta en la tendencia que existe de construir edificios técnicamente listos que incluyan tanto salidas en el área de trabajo y redes de cableado previamente instaladas en el techo de la oficina. Las salidas para telecomunicaciones que no se utilicen para los puntos de acceso pueden emplearse para otros fines, por ejemplo, para cámaras IP. Si se utilizara tecnología con alimentación eléctrica a través de una red Ethernet (Corriente sobre Ethernet, PoE), no se necesitarían circuitos eléctricos en esos sitios. Existen en el mercado nuevos puntos de acceso que pueden combinarse en una red cuadriculada en la cuál las conexiones se conmutan de un punto a otro y así se puede reducir la cantidad de cables que deben centralizarse al cuarto de telecomunicaciones. No obstante, estas configuraciones no se recomiendan ya que posibilitan un sólo punto de falla.

¿Por qué Usar WiFi?

La tecnología WiFi ofrece ventajas innegables para las oficinas pequeñas y el personal transitorio. Permite que los usuarios tengan acceso a una red sin necesidad de buscar una conexión integrada. La tecnología WiFi también constituye una buena solución para las salas de conferencias y reuniones o residencias estudiantiles, donde es probable que los usuarios deban compartir servicios y archivos. En los casos en que no haya conexiones de red disponibles o que, por algún motivo, fuera demasiado costoso implementarlas (por ejemplo, cuando hay paredes de bloques de concreto macizos), la tecnología WiFi puede ser una alternativa interesante. Esto puede llevar a pensar que la tecnología WiFi ofrece la posibilidad de ahorrar mucho en el cableado de la red, pero en realidad puede que no sea así.

Aquellos usuarios que trabajan con frecuencia en la oficina y están acostumbrados a redes conmutadas de 100Mbps, en las que el ancho de banda no se comparte, pueden encontrar que ni siquiera las velocidades máximas compartidas de 54Mbps son aceptables. La velocidad de transferencia real será entre el 40% y el 70% de la velocidad para un solo usuario y posiblemente menos de acuerdo con la distancia que exista hasta el punto de acceso inalámbrico. Será necesario agregar más puntos de acceso inalámbrico a la red para nuevos dispositivos y usuarios. Dado que la tecnología WiFi también está siendo incorporada en teléfonos, PDA y otros equipos, éstos consumirán el ancho de banda de la red. Cuando la red quede saturada, deberá ser expandida.

Con cada punto de acceso inalámbrico nuevo deben instalarse más cables. Cada punto de acceso debe integrarse a un conmutador de red para permitir el acceso a recursos de red integrados. A medida que las empresas aumentan la cantidad de puntos de acceso para aprovechar el ancho de banda y manejar otras cuestiones, se requieren más nodos de cableado. Probablemente no se les instalará tarjetas inalámbricas a los demás equipos de la red que ya estén integrados. En resumidas cuentas, la tecnología WiFi dista bastante de eliminar el cableado.

Acerca de la Seguridad

Las cuestiones relacionadas con la seguridad de la tecnología WiFi obligan a las organizaciones a analizar cuidadosamente sus planes de redes inalámbricas. La norma 802.11b ofrece un mecanismo llamado privacidad inalámbrica equivalente (WEP). Este mecanismo prevé el intercambio de una clave cifrada entre la tarjeta de la computadora y el punto de acceso. Si bien no es perfecto, proporciona cierto grado de seguridad. Esa clave se puede cambiar tantas veces como sea necesario. Teniendo presente que los puntos de acceso anuncian los servicios y las tarjetas de computadora los sondean, existen diferencias con una red de cable. Con una red de cable, los usuarios primero deben tener una conexión o un acceso. Con una red inalámbrica, uno podría sentarse fuera y a través de una ventana obtener acceso a la red con una simple tarjeta si la red no está protegida. Muchas empresas pequeñas y redes domésticas utilizan en la actualidad tecnología inalámbrica. Los vecinos pueden ingresar en los servicios de red y consumir el ancho de banda si el administrador no tiene suficiente cuidado.

Si el usuario cambia su nombre en la red y su Identificador de Estación (SSID-Service Station Identifier) y administra manualmente las direcciones de control de acceso a medios (MAC – Media Access Control) que pueden vincularse a su red, se cierra el acceso a la red de aquellas personas que no están autorizadas a utilizarla. Sin embargo, como se trata de un entorno de emisión, quizás no se proporcione el nivel de protección que necesitan los usuarios de empresas.

El cifrado en las redes inalámbricas ya fue decodificado. Las normas más recientes a las que está abocado el grupo de trabajo de la IEEE 802.11i se centran en obtener mecanismos más adecuados para la seguridad inalámbrica. El Protocolo de Integridad de Clave Temporal (TKIP–Temporal Key Integrity Protocol) fue la norma de cifrado recomendada durante algún tiempo. Este método atenuaba la mayoría de los ataques conocidos, pero no todos. No obstante, la Red Segura Robusta (RSN – Robust Secure Network), que es una norma más reciente, supera ampliamente los métodos de cifrado que antes podían decodificarse ya que cambia las claves y proporciona claves más difíciles de decodificar, a la vez que es compatible con el protocolo TKIP. La RSN constituye un método de seguridad más adecuado pero, en tanto la red tenga cualquier otro dispositivo que no admita el uso de esta norma, la totalidad de la red inalámbrica puede seguir estando comprometida. Asimismo, no se sabe durante cuánto tiempo este método de cifrado ofrecerá el nivel de protección que requieren las comunicaciones confidenciales. Se debe suponer que la capacidad de decodificar los protocolos de seguridad avanzará casi con la misma rapidez que los protocolos mismos.

Toda red inalámbrica debe diseñarse y planificarse teniendo en cuenta las ofertas de seguridad más adecuadas que existan. Los administradores de redes deberán vigilar las fallas conocidas en cuanto a la seguridad a fin de asegurar que su red inalámbrica no se vea comprometida. Una política referente a los tipos de archivos y comunicaciones permitidos en redes inalámbricas también ayudará a garantizar que los documentos confidenciales no lleguen a manos equivocadas. Al igual que en cualquier red, una combinación de estrategias de seguridad constituye el mejor método para que las comunicaciones sean seguras.

Las Tecnologías Inalámbricas más Recientes

802.11n

Un problema que presentan las redes 802.11. más allá de la seguridad, es la velocidad. La norma IEEE aprobó un nuevo grupo de expertos: 802.11N. Ese grupo está trabajando para lograr velocidades de 100Mbps como mínimo. Está previsto que esa tecnología se incorpore no sólo en las computadoras, sino también en los aparatos electrónicos de consumo, los dispositivos de mano y los principales entornos de cobertura de Internet inalámbrica empresariales, públicos e incluso residenciales. Esta norma será compatible con las normas 802.11 anteriores. El grupo de tareas está trabajando sobre MIMO (multiple in – multiple out) como una solución posible para aumentar la velocidad a la vez que se mantiene la compatibilidad con las redes 802.11a/b/g. Así se proporcionan canales de comunicaciones múltiples a través de antenas múltiples.

Wi-Max

La Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas (Wi-Max– Worldwide Interoperability for Microwave Access) es el método de comunicación inalámbrica más novedoso y fue normalizado por el grupo de trabajo IEEE 802.16 (acceso inalámbrico por banda ancha). Este método ofrece arquitecturas de punto a múltiples puntos que funcionan en el rango de 2 GHz a 66 GHz del espectro. Las transmisiones pueden alcanzar distancias de hasta 30 millas (aproximadamente 50 kilómetros) con tasas de transferencia de datos compartidos de 70Mbps. Para las frecuencias más altas, se requiere línea visual. Requiere antenas con una ganancia mucho mayor que una antena típica de WiFi; sin embargo, para el acceso inalámbrico por banda ancha en áreas rurales y en universidades, puede brindar beneficios considerables, ya que pueden establecerse comunicaciones con varios dispositivos, como desde una emisora radial a muchos radios. Wi-Max es una excelente solución en aquellas zonas donde el acceso a internet por banda ancha no es posible. Una nueva enmienda a la norma contemplará el acceso móvil y fijo a través de antentas Wi-Max.

Resumen

La tecnología WiFi presenta ventajas; sin embargo, no se prevé que reemplace las redes en los entornos corporativos convencionales. Esta tecnología probablemente continúe como transitoria o como solución para pequeñas empresas y home offices. En vista de que la computación es cada vez más rápida, se crean nuevas aplicaciones y crece la demanda de recursos de red; un entorno de cableado para la mayoría de las aplicaciones básicas proporcionará la velocidad adecuada para tener una funcionalidad plena y segura. Las medidas extra de seguridad y el tiempo administrativo que lleva la implementación y el mantenimiento de la tecnología WiFi pueden, de hecho, tener más peso que cualquier ahorro en el cableado.

Como el ancho de banda se comparte en una red WiFi, las soluciones de conectividad que se incorporen para la parte cableada deben proporcionar el mayor ancho de banda posible con el menor grado de interferencia posible. De este modo se garantiza que toda degradación de la velocidad se reduzca al mínimo.

Asimismo, como el espectro que utiliza la tecnología inalámbrica no tiene licencia, se puede saturar y ser susceptible a las interferencias, lo que causaría más problemas. El mayor obstáculo para solucionar estos problemas radica en que los efectos generalmente son intermitentes y, en consecuencia, más difíciles de detectar. Las señales pueden tener interferencias y crear un nuevo ataque de tipo de rechazo de servicio. No es probable que la tecnología WiFi reemplace a los sistemas de cable, sino que brindará servicios complementarios donde sea viable desde el punto de vista técnico.

Acerca de la Autora:

Carrie Higbie ha trabajado en las industrias de la computación y las redes por casi 20 años, en los puestos de ventas, gerencia ejecutiva y consultoría en una amplia variedad de plataformas y topologías. Se ha desempeñado en puestos en firmas consultoras y empresas que figuran en Fortune 500, además de dictar clases en niveles universitarios para certificaciones de Novell, Microsoft y Cisco, CAD/CAE, redes y programación. Su experiencia abarca firmas industriales, instituciones médicas, casinos, prestadores de servicios de cuidados para la salud, proveedores de tecnología de cable e inalámbrica y una amplia variedad de otras industrias, tanto en el diseño como en la implementación de redes, la gerencia de proyectos, el desarrollo de software para firmas consultoras privadas y, más recientemente, soluciones de redes y software.

Actualmente, Carrie trabaja en Siemon como Global Network Applications Market Manager, donde sus responsabilidades incluyen oficiar de enlace con los fabricantes de productos eléctricos a fin de garantizar la compatibilidad entre los productos electrónicos activos y las infraestructuras de cableado actuales y futuras. Participa en el IEEE, la TIA y diversas agrupaciones para la aceptación de normas y trabaja para suministrar mayor información a la comunidad de usuarios finales acerca de la importancia de una infraestructura de calidad. Carrie es una de las pocas personas que eligió trabajar con aplicaciones y redes, lo cual le ha permitido comprender plenamente los recursos comerciales fundamentales que abarcan las siete capas del modelo OSI. Actualmente, Carrie tiene certificación como especialista en RCDD/LAN de BICSI, en MCNE de Novell y varias certificaciones más.


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