Redes inalámbricas

Las redes inalámbricas se han convertido en una parte integral de nuestras vidas cotidianas. Desde dispositivos móviles hasta sistemas de automatización del hogar, todo está conectado a través de una

Una de las principales ventajas de las redes inalámbricas es, como su nombre indica, eliminan la necesidad de cables, lo que las hace más convenientes y portátiles. También son flexibles en términos de ubicación, lo que permite a los usuarios acceder a la red desde cualquier lugar dentro del alcance de la señal. Además, las redes inalámbricas pueden ser mucho más económicas que las redes cableadas.

Las antenas forman parte del paisaje urbano moderno, estas nos proporcionan conectividad entre dispositivos.

Las diferencias con las redes cableadas no solo se limitan al nivel físico:

Redes cableadas

IEEE 802.3

• Medio acotado

• Solo dos dispositivos conectados transmitiendo

• Difícil movilidad

Redes inalámbricas

IEEE 802.11

• Espacio libre

• Más de dos dispositivos conectados

• Mayor flexibilidad

Frecuencia, modulación y ondas

Las redes inalámbricas son redes que utiliza ondas de radio o infrarrojos que viajan por el aire para conectar dispositivos entre sí y permitir la comunicación. La implementación se realiza en la Capa 1 (capa física) del modelo OSI.

Estas partículas viajan en forma de ondas electromagnéticas que se propagan del mismo modo que las ondas del agua en un estanque. En función de la frecuencia de la señal existen diferentes tipos de enlaces inalámbricos y por supuesto, con diferentes propiedades.

Una onda es una perturbación que se propaga de un punto a otro.

Comparación de como se transmiten por un medio (cuerda) las ondas

Una onda se puede parametrizar en función de una serie de parámetros:

1. Amplitud - Potencia de radiofrecuencia (RF): Amplitud de la onda y representa la fuerza de la señal. Valor máximo de la señal en un intervalo.

2. Longitud de onda: Qué tan grande o pequeña es la onda en el tiempo. Representación de la distancia física de un ciclo completo.

3. Frecuencia: La cantidad de ciclos, las veces que se repite la onda en un segundo. Número de veces que se repite la señal por segundos (Hz).

4. Fase: cuánto se ha movido la onda desde la posición original. Intervalo desde el instante inicial hasta que la señal vuelve a tomar el valor 0.

Parámetros de una onda

Las unidades de onda utilizadas en las tecnologías inalámbricas son:

1. Decibelios: usado para el SNR (signal-to-noise ratio) medida absoluta de la amplitud de la onda, usado para diferenciarlo del ruido.

2. DBm (decibelio-milivatio): usado para el RSSI (Received Signal Strength Indicator), que es una medida que se usa de potencia de la señal.

3. Milivatios (mWatts): Indica la potencia eléctrica o energía que consumen los dispositivos, los AP de WLAN tienen entre 1 y 100 mW.

Como puedes observar en la imagen inferior, el numero de oscilaciones en un periodo de tiempo determinado es la frecuencia:

Frecuencia de onda

La frecuencia de la onda influye en la conexión y los dispositivos inalámbricos están preparados para detectar un rango de frecuencia concreto.

A continuación tienes algunos de los rangos de frecuencia que se usan en tecnologías inalámbricas, el resto las tienes aquí:

Frecuencia muy alta	VHF	30–300 MHz 10 m – 1 m	FM, televisión, comunicaciones con aviones a la vista entre tierra-avión y avión-avión, telefonía móvil marítima y terrestre, radioaficionados, radio meteorológica
Frecuencia ultra-alta	UHF	300–3000 MHz 1 m – 100 mm	Televisión, hornos microondas, comunicaciones por microondas, radioastronomía, telefonía móvil, redes inalámbricas, Bluetooth, ZigBee, GPS, comunicaciones uno a uno como FRS y GMRS, radioafición
Frecuencia super-alta	SHF	3–30 GHz 100 mm – 10 mm	Radioastronomía, comunicaciones por microondas, redes inalámbricas, radares modernos, comunicaciones por satélite, televisión por satélite, DBS, radioafición

Frecuencias de onda

Las tecnologías y sus radiofrecuencias correspondientes son:

• AM Radio: Alrededor de 10MHz

• FM Radio: Alrededor de 100MHz

• Televisión: Muchas frecuencias de 470MHz a 800MHz, y otras.

• Teléfonos móviles: 850MHz, 1900MHz, y otras.

• Wi-Fi: 2.4GHz

• Satélite: 3.5GHz

• Wi-Fi: 5GHz

Rangos de frecuencias

Tipos de redes inalámbricas

Wifi

Estándar de WLAN IEEE 802.11 que se implementa generalmente para proporcionar acceso a la red a los usuarios domésticos y empresariales, que permite incluir tráfico de datos, voz y video a distancias de hasta 300 m (0,18 mi)

Bluetooth

Originalmente era un estándar de WPAN IEEE 802.15 que usa un proceso de emparejamiento de dispositivos para comunicarse a través de distancias de hasta 0,05 mi (100 m).

El Bluetooth Special Interest Group (https://www.bluetooth.org/) estandariza las versiones más recientes de Bluetooth.

Zigbee

Zigbee es un protocolo de comunicaciones inalámbricas utilizado para la creación de redes de sensores y dispositivos de baja potencia a partir de un enrutador central que actua como punto de coordinación. Este protocolo se utiliza en aplicaciones como la domótica, la iluminación inteligente, los sistemas de seguridad, el control de clima, entre otros.

El protocolo Zigbee es una tecnología inalámbrica de corto alcance basada en el estándar IEEE 802.15.4. Utiliza la banda de frecuencia de 2.4 GHz y proporciona un bajo consumo de energía, lo que lo hace ideal para dispositivos alimentados por batería.

La comunicación es segura y confiable, y los dispositivos pueden comunicarse entre sí en una malla de red, lo que aumenta la fiabilidad de la red y la cobertura.

• LoRaWAN

• HAckRF

Cobertura móvil

consta de varias organizaciones empresariales, nacionales e internacionales que usan el acceso de datos móviles de un proveedor de servicios para proporcionar conectividad de red de banda ancha celular. Disponible por primera vez en 1991 con los teléfonos celulares de segunda generación (2G), con mayores velocidades disponibles en 2001 y 2006 como parte de la tercera (3G) y la cuarta (4G) generación de la tecnología de comunicaciones móviles.

Cobertura por satélite

proporciona acceso de red a sitios remotos mediante el uso de una antena parabólica direccional que se alinea con un satélite específico en la órbita geoestacionaria (GEO) de la Tierra. Normalmente es más costosa y requiere una línea de vista despejada.

En los siguientes bloques nos centraremos en la tecnología de Wifi para redes inalámbricas debido a su extensión y uso.

Dispositivos de gestión inalámbrica

HackRF

Dispositivo de captación de RF en SSB, AM, FM de banda estrecha, recepción de audio FM de banda ancha, con espectro en cascada. Monitoreo de barcos (AIS), automóviles (TPMS) y transpondedor de contador de utilidades (erte ITRON).

Equipo de prueba de Wi Fi CS2389

Analizador de intensidad de señal CSL que incorpora un módulo de radio 4G/3G/2G. Es ideal para usar para señalización de alarma, routers 4G, implementación de medidores inteligentes/parquímetros, productos de telesalud y mucho más.

RANGERNeo 4

Medidor de Campo y Analizador de Espectros profesional que forma parte de una nueva clase de analizadores multifunción para TV, Satélite, CATV y WIFI.

Dispositivos inalámbricos

Los dispositivos inalámbricos son aquellos elementos que componen una red inalámbrica, como son:

• Tarjetas o adaptadores de red inalámbricos

• Repetidores

• Routers domésticos inalámbricos

• Puntos de acceso inalámbrico (Access points)

• Cisco meraki y nube

• Controladores WLAN

• Antenas inalámbricas

Dispositivos cisco para soluciones WLAN

En este enlace tienes más información sobre los distintos dispositivos inalámbricos: https://www.sapalomera.cat/moodlecf/RS/3/course/module4/#4.1.2.1