• No se han encontrado resultados

Els principals avantatges d una WLAN en front d una xarxa de dades cablejada són:

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Els principals avantatges d una WLAN en front d una xarxa de dades cablejada són:"

Copied!
21
0
0

Texto completo

(1)

1. Xarxes WLAN

1.1. Introducció

1.1.1.

Definició de WLAN

Una Wireless LAN (WLAN) és una xarxa que utilitza ones electromagnètiques per establir comunicació entre els diferents equips. Les WLAN estan dissenyades com a complement de les xarxes cablejades més aviat que com a substitutes d’aquestes. Existeixen diversos estàndards que defineixen aquest tipus de tecnologies:

• Estàndard americà wireless de la IEEE 802.11

• Estàndard europeu wireless de la ETSI, HiperLan i HiperLan2 • Estàndard internacional wireless de baix abast Bluetooth

Aquests estàndards defineixen els dos nivells inferiors (Físic i Enllaç) de la Torre OSI.

1.1.2.

Beneficis de les xarxes WLAN

Els principals avantatges d’una WLAN en front d’una xarxa de dades cablejada són:

• Mobilitat: una xarxa sense fils pot oferir accés a la informació en temps real en qualsevol lloc de l’organització.

• Instal·lació ràpida i simple: comporta un gran avantatge ja que la instal·lació és més senzilla.

• Instal·lació flexible: la tecnologia sense fils permet que la xarxa arribi allà on una xarxa cablejada no pot arribar.

• Reducció del cost: si bé el maquinari (Hardware) requerit per a una WLAN és més car que el requerit en una xarxa LAN convencional, els costos d’instal·lació i de manteniment d’aquesta última poden suposar un problema, sobretot en entorns dinàmics que requereixen canvis i moviments freqüents. • Escalabilitat: les WLAN poden ser configurades en varies topologies

diferents per ajustar-se a les instal·lacions i aplicacions particulars d’una xarxa.

1.1.3.

Dispositius WLAN

Els elements o dispositius bàsics que formen una xarxa WLAN són:

• Estació mòbil (STA): Equip terminal que es connecta a la xarxa sense fils. Es pot tractar d’un PC, una PDA o fins i tot un telèfon IP sense fils.

• Access Point (AP): Equip sense fils que permet la interconnexió de diferents STAs a la xarxa sense fils.

• Repetidor: Access Point en mode repetidor que permet ampliar l’abast de cobertura de la xarxa sense fils.

(2)

• Bridge: Dispositiu Wireless que permet donar cobertura a major distància que un AP. S’utilitza per unir xarxes cablejades mitjançant enllaços sense fils a llarga distància.

1.2. Estàndards WLAN

1.2.1. IEEE

802.11

El primer estàndard Wireless LAN de la IEEE va ser el protocol IEEE 802.11:

• 802.11: Defineix la tecnologia WLAN amb velocitats de fins a 2Mbps a la banda de 2’4GHz, banda ISM (Industrial, Científica i Mèdica). Aquest estàndard es va aprovar al juliol de 1997.

Posteriorment es van publicar diverses ampliacions que ofereixen noves funcionalitats i major velocitat. Actualment hi ha tres estàndards en ús:

• 802.11a: Defineix la tecnologia WLAN amb velocitats fins a 54Mbps a la banda de 5GHz, banda UNI (Unlicensed National Information Infrastructure). Aprovat al setembre de 1999.

• 802.11b: Defineix la tecnologia WLAN amb velocitats de fins a 11Mbps a la banda de 2’4GHz. Aprovat al setembre de 1999.

• 802.11g: Extensió del 802.11b per a velocitats de fins a 54Mbps a la banda de 2’4GHz. Aprovat al juny de 2003.

Paral·lelament a aquests estàndards existeixen d’altres que milloren certs aspectes de les xarxes sense fils però que no estan directament lligats als mitjans de transmissió. Alguns exemples són:

• 802.11i: Millora el nivell MAC del 802.11 amb nous mecanismes de seguretat i autenticació. Aprovat el 24 de juny del 2004.

(3)

1.3. Nivell Físic 802.11

L’estàndard 802.11 fa referència a les dues capes inferiors de la Torre OSI, definint tant el nivell físic (PHY) com el subnivell MAC del nivell d’enllaç.

Figura 1: Protocols de nivell PHY de 802.11

Els estàndards 802.11a, 802.11b i 802.11g defineixen diferents tecnologies d’accés físic al mitjà radioelèctric. Es defineixen entre d’altres els mitjans de transmissió, les modulacions emprades, les bandes de freqüència disponibles i els tipus d’antenes.

1.3.1.

Mitjans de transmissió

El 802.11 defineix transmissions de dades utilitzant ones no guiades com a mitjà de transmissió. Existeixen dues possibilitats:

• Raigs Infrarojos (IR): Definit en 802.11 però rarament utilitzat.

• Ones de radiofreqüència (RF): 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g. Principalment es fan servir dues bandes de freqüència:

• ISM (Industrial, Científica i Mèdica): Banda de 2’4GHz • UNI (Unlicensed National Infrastructure): Banda de 5GHz

L’espectre radioelèctric que s’utilitza en les xarxes IEEE 802.11 varia en funció de cada regió, ja que l’espai radioelèctric està sotmès a diferents legislacions (Normativa espanyola, europea, americana, japonesa, ...).

1.3.2. Modulacions

Es poden fer servir diversos tipus de modulacions en les xarxes WLAN:

• Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS): Accés amb salts de freqüència basats en un patró pseudoaleatori.

• Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS): Accés múltiple utilitzant la mateixa freqüència mitjançant tècniques d’espectre eixamplat.

• Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM): Accés múltiple utilitzant la mateixa freqüència mitjançant tècniques d’espectre eixamplat amb portadores ortogonals.

(4)

1.3.2.1. CDMA

Existeixen diverses tècniques per permetre l’accés de diferents usuaris a un mateix canal. Les tècniques d’accés múltiple tradicionals són TDM i FDM però darrerament s’ha dissenyat un nou mètode d’accés al mitjà anomenat CDMA, que es fa servir en algunes modulacions en 802.11.

• TDM (Time Division Multiplexing): S’estableix un sistema de torns. En un instant determinat només un únic usuari pot transmetre pel canal. Els torns es succeeixen ràpidament creant una sensació de simultaneïtat.

• FDM (Frequency Division Multiplexing): A cada usuari se li assigna una banda de freqüència diferent. Diversos usuaris poden accedir alhora al canal però el consum d’ample de banda és elevat.

• CDMA (Code Division Multiple Access): Sistema avançat d’accés múltiple al mitjà desenvolupat originàriament en entorns militars. Utilitza tècniques d’eixamplament d’espectre per permetre que els usuaris ocupin el canal simultàniament.

Les principals característiques de CDMA són:

• L’ample de banda utilitzat en la transmissió és mes gran que l’ample de banda de la informació (Espectre Eixamplat, Spread Spectrum (SS)).

• Es modulen dades de baixa freqüència juntament amb un senyal de referència pseudoaleatori anomenat seqüència o senyal d’eixamplament. La demodulació utilitza la mateixa seqüència per recuperar el senyal original.

• Gràcies a aquesta modulació s’aconsegueix rebaixar la informació per sota dels nivells de soroll de l’enllaç.

Figura 2: Multiple spread spectrum (CDMA)

En la figura anterior es veu en primer lloc un senyal de banda estreta. Mitjançant CDMA s’aconsegueix reduir el nivell de potència del senyal i eixamplar l’espectre (es requereix un gran ample de banda). Qualsevol interferència o soroll de banda estreta es dispersa un cop deseixamplat el senyal. Aquesta tècnica permet que diversos usuaris transmetin pel mateix canal i alhora minimitza els efectes de soroll.

1.3.2.2. FHSS

FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) és una modulació d’espectre eixamplat. S’utilitza una modulació en freqüència GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) amb la particularitat que la portadora va saltant de freqüència en funció del temps a partir d’un patró de salts pseudo-aleatori.

(5)

El 802.11 ofereix diferents patrons de salts a seguir entre els diferents canals. Cada canal ocupa 1MHz i segons el rang de freqüències assignat a cada regió s’estableix el número de canals disponibles. Per poder rebre un senyal, el receptor haurà d’estar programat amb el mateix codi de salts que l’emissor. Per cada trama transmesa es segueix un patró de salts diferent.

FHSS només es fa servir en l’estàndard 802.11, però no en 802.11a, b o g. Es poden aconseguir velocitats entre 1.2 i 2Mbps, assolint distàncies de fins a 1000m aproximadament.

Figura 3: Transmissió FHSS

1.3.2.3. DSSS

El sistema de transmissió DSSS és un mètode de transmissió que consisteix en eixamplar l’espectre del senyal mitjançant tècniques CDMA.

DSSS divideix la banda de 2.4GHz en canals de 22MHz que es sobreposen parcialment. A EEUU estan definits 11 canals, a Europa 13 i al Japó 14. En funció de la normativa de cada país es poden fer servir uns canals o uns altres. Amb la normativa europea

només es poden utilitzar 3 canals (els canals 1, 7 i 13) sense superposició, ja que

s’exigeix una separació de 5 MHz entre un canal i un altre. A EEUU es fan servir els

canals 1, 6 i 11 amb una separació de 3 MHz.

Figura 4: Transmissió DSSS amb normativa americana

Aquesta tecnologia fa servir diferents modulacions en fase (PSK, Phase Shift Keying) com BPSK o la QPSK. En funció del nombre de bits per símbol, i del codi d’eixamplament d’espectre emprat es poden aconseguir diferents velocitats:

• 802.11 permet assolir velocitats de fins a 2 Mbps mitjançant DSSS utilitzant un eixamplament d’espectre basat en Codis Barker (CB).

• 802.11b introdueix un nou mètode de codi d’eixamplament d’espectre anomenat Complementary Code Keying (CCK) que permet transmetre fins a 11 Mbps mitjançant DSSS. Aquesta tecnologia és retrocompatible amb 802.11.

(6)

1.3.2.4. OFDM

OFDM és una millora dels sistemes tradicionals de multiplexació en freqüència. En els sistemes tradicionals, cadascuna de les portadores ha d’estar separada de la resta per no causar interferència. OFDM utilitza portadores ubicades de forma totalment ortogonal entre elles produint solapament entre portadores, però el punt de màxima potència d’una portadora coincideix amb els mínims de la resta de portadores. D’aquesta manera s’aconsegueix ubicar moltes més portadores i per tant incrementar la velocitat del sistema.

Figura 5: Modulació FDM tradicional i modulació OFDM amb portadores ortogonals Una altra millora de OFDM consisteix en dividir cada portadora en moltes subportadores, cadascuna de les quals transmet una part de la informació en paral·lel a la resta, de forma molt similar a la modulació DMT d’ADSL.

La modulació DSSS emprada en 802.11b divideix la banda de 2,4 GHz en diferents portadores (11 a EEUU, 13 a Europa i 14 al Japó) de les quals només 3 no estan solapades entre elles (canals 1,6 i 11 a EEUU i canals 1, 7 i 13 a Europa).

La modulació OFDM emprada en 802.11a divideix la banda de freqüències de 5GHz en 12 portadores ortogonals de 20 MHz d’ample de banda cadascuna. Cada portadora es divideix en 52 subportadores 300 kHz de les quals 48 s’utilitzen per transmetre dades i la resta per control d’errors.

Figura 6: Subportadores dins d’un dels canals OFDM

Cadascuna d’aquestes subportadores pot fer servir diferents modulacions en funció de la qualitat de l’enllaç. Es fan servir les modulacions BPSK, QPSK i QAM, arribant fins a velocitats de 54 Mbps.

802.11g també fa servir OFDM, però en aquest cas en la banda de 2,4 GHz, i també permet arribar fins a 54 Mbps. Addicionalment 802.11g és retrocompatible amb 802.11b.

(7)

1.3.2.5. Taula resum de modulacions

La següent taula resumeix les modulacions emprades per cada tecnologia WLAN: Standard Modulació Velocitat

Màxima Banda de freqüència Retrocompatibilitat 802.11 FHSS,DSSS 2 Mbps 2,4 GHz 802.11a OFDM 54 Mbps 5 GHz 802.11b DSSS 11 Mbps 2,4 GHz 802.11 802.11g OFDM,DSSS 54 Mbps 2,4 GHz 802.11b

Figura 7: Resum de tecnologies WLAN de nivell físic

1.3.3. Antenes

Un dels components més importants a nivell físic dins d’una xarxa Wireless LAN són les antenes. Existeixen diversos tipus d’antenes que es fan servir en funció de la topologia a muntar. A continuació es revisen breument alguns dels paràmetres més importants d’una antena.

1.3.3.1. Radiació d’una antena

Un dels paràmetres importants d’una antena és la seva directivitat. En funció de la forma i les característiques d’una antena, aquesta té un patró de radiació particular. Alguns dels models de radiació més comuns són:

• Antena isotròpica: Antena ideal que radia la mateixa potència cap a qualsevol punt de l’espai. Un exemple de radiació isotròpica és la llum radiada pel sol. • Antena omnidireccional: Antena que radia la mateixa potència cap a qualsevol

punt en un pla.

Per expressar el tipus de radiació d’una antena es fa servir un diagrama de radiació.

(8)

1.3.3.2. Directivitat d’una antena

La directivitat d’una antena és un paràmetre que dóna una idea del diagrama de radiació d’aquesta. Una antena isotròpica o omnidireccional és una antena molt poc directiva, ja que dispersa la potència per tot l’espai. Una antena molt directiva és aquella que focalitza la major part de la potència cap a una zona reduïda de l’espai. Els tipus més comuns d’antenes són:

• Dipol: Antena amb radiació omnidireccional utilitzada en interiors. • Yagi: Antena directiva utilitzada tant en interiors com exteriors.

• Parabòlica: Antena molt directiva i amb un gran guany utilitzada en enllaços punt a punt.

1.3.3.3. Exemples d’antenes

La següent taula mostra les característiques d’algunes de les antenes més comunes al mercat:

Antena Dipol Antena de sostre Antena de paret Antena parabòlica

Foto Aplicació Indoor Omnidireccional Curt abast Indoor Omnidireccional Mig abast Indoor Directiva Llarg abast Outdoor Molt directiva Llarg abast

Guany 2.2 dBi 5.2 dBi 9 dBi 28.0 dBi

Freqüència 2.4 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 5.8 MHz

Abast aproximat 90 mts 115 mts 155 mts Fins a 37 km

Figura 9: Antenes comercials

Quan un equip s’allunya d’una antena, la quantitat de potència que es rep decreix. Els diferents estàndards 802.11 tenen definides unes escales de velocitat. Quan la potència rebuda comença a caure, es redueix la velocitat de transmissió per tal de mantenir la comunicació. Les distàncies a les que es succeeixen aquests descensos de velocitat varien en funció del tipus d’antena i de la potència radiada.

(9)

1.4. Nivell MAC 802.11

L’accés al medi amb 802.11 es pot realitzar de dues formes diferents:

• Accés DCF (Distributed Coordination Function): Forma d’accés bàsica de 802.11. Es basa en el protocol d’accés al medi CSMA/CA on cada estació escolta el canal abans de transmetre per evitar col·lisions.

• Accés PCF (Point Coordination Function): Accés al medi opcional que només es pot utilitzar en mode infraestructura. Hi haurà una estació (PC, Point Coordinator) responsable d’organitzar els accessos al medi de la resta d’estacions. Generalment la funció PC la realitza un AP.

Els mètodes d’accés DCF i PCF poden coexistir en una mateixa WLAN.

1.4.1. DCF

Aquest mètode d’accés utilitza la tècnica CSMA/CA. L’accés DCF pot treballar amb dues modalitats:

• Mitjançant confirmació positiva (Positive ACK) • Mitjançant la tècnica RTS/CTS

1.4.1.1. Algoritme CSMA/CA

L’algoritme CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) es basa en evitar els moments de màxima probabilitat de col·lisió en el medi. Aquest moment és l’instant en que el medi deixa d’estar ocupat. Un cop el medi es detecta lliure, CSMA/CA comença un temps d’espera aleatori, backoff time. Quan una estació finalitza aquest temps d’espera, accedeix al medi. La resta d’estacions bloquejaran els seus temps d’espera fins que el medi no torni a estar lliure.

1.4.1.2. Transmissió amb confirmació positiva (ACK)

El mode d’accés al medi DCF amb CSMA/CA i confirmació amb ACK és el mode de transmissió més elemental del 802.11. Un cop una estació transmet una trama, l’estació receptora li confirma la recepció mitjançant una trama ACK. Aquest tipus d’accés no fa cap tipus de reserva del medi i comporta alguns problemes. El problema més usual amb aquest accés és el Problema del node ocult que s’explica a continuació:

(10)

Problema del node ocult:

1. L’estació A vol parlar amb B i C també vol parlar amb B.

2. A i C detecten a B en el seu entorn però A i C no es detecten mútuament. 3. A i C creuen que el medi està lliure i, per tant, començaran a transmetre. 4. Es produirà una col·lisió.

Per evitar aquest problema s’utilitza una tècnica de reserva de canal, la tècnica RTS/CTS (Request To Send / Clear To Send).

1.4.1.3. Transmissió RTS/CTS

El mode d’accés al medi DCF amb CSMA/CA i trames RTS/CTS consisteix en reservar el medi durant un temps determinat mitjançant les trames RTS (Ready To Send) i CTS (Clear To Send). El mètode té el següent funcionament:

1. La STA envia una trama RTS cap al destí. Aquesta trama conté el temps que el medi estarà ocupat en el camp Duration/ID.

2. Després d’un interval determinat (SIFS), el destí retorna una trama CTS en la qual també el camp Duration/ID contindrà el temps en que el medi estarà ocupat per a transmetre dades i la trama ACK.

3. Totes les STA que estiguin en l’àrea de recepció tant del RTS com del CTS hauran d’actualitzar el seu NAV (Network Allocation Vector). El NAV és un comptador intern que disposa tota STA per controlar el temps d’ocupació del canal. Quan el NAV arriba a zero, es suposa que el canal està lliure.

4. La STA espera un temps de contenció (CW, Contention Window) en el qual el medi ha de restar lliure, basat en el seu algoritme de backoff. Aquest temps de backoff és un temps aleatori en cada STA.

5. Un cop superat el temps de backoff, la STA torna a transmetre.

(11)

1.4.2. PCF

Point Coordination Function (PCF) és un mètode d’accés definit per 802.11 basat en una entitat anomenada PC (Point Coordinator) que du a terme el control de la comunicació. El PC normalment és un AP. Aquesta tècnica combina CSMA/CA amb interrogació (polling).

Quan es combina DCF i PCF en una WLAN, PCF té més prioritat que DCF, perquè el període durant el qual s’utilitza PCF es deshabilitat DCF mitjançant el NAV.

En el moment que el canal queda lliure (al rebre un ACK) comença un període anomenat Contention Period (CP) durant un interval anomenat PIFS. Durant aquest temps es pot fer servir DCF. Passat l’interval PIFS s’inicia un període anomenat Contention Free Period (CFP) amb la transmissió d’un senyal anomenat beacon. Durant el CFP, el PC realitza el control del canal mitjançant polling (interrogació), accedint una per una a totes les STA per veure si desitgen dur a terme una transmissió de dades mitjançant trames CF-Poll.

(12)

1.5. Arquitectura 802.11

L’estàndard 802.11 defineix diverses àrees d’influència dins de la xarxa sense fils que realitzen diferents funcions:

• BSS (Basic Service Set) • DS (Distribution System) • ESS (Extension Service Set)

1.5.1.

Zones d’influència WLAN

1.5.1.1. BSS

Un BSS (Basic Service Set) és la zona mínima de servei d’una xarxa WLAN definit en l’estàndard 802.11. Les STA que es vulguin comunicar entre elles hauran d’estar dins del radi d’acció del BSS. Quan es disposa de més d’un BSS, llavors cadascun d’ells s’anomena IBSS (Independent Basic Service Set), donat que per defecte entre ells no hi ha connexió. En el cas de la figura següent STA1 podrà comunicar-se únicament amb STA2, però mai amb STA3 o STA4 que estan en un IBSS diferent.

Figura 14: IBSS

1.5.1.2. DS

El DS (Distribution System) és l’arquitectura necessària per interconnectar diferents IBSS proporcionant tota la lògica necessària. El dispositiu encarregat de donar accés al DS és l’Access Point (AP). Cal tenir en compte que l’estàndard 802.11 separa lògicament els dos medis:

• Medi sense cables (WM, Wireless Medium)

• Medi de distribució (DSM, Distribution System Medium)

Cada medi s’utilitza per a unes determinades funcions i es tracten de manera independent, donant així més flexibilitat al sistema. Un DS pot ser tant un medi cablejat com un medi sense fils.

En el següent exemple, STA2 podrà comunicar-se tant amb la STA1 que forma part del seu BSS com amb la STA3, que forma part d’un altre BSS.

(13)

Figura 15: 2 BSSs connectades a través d’un DS

Cal destacar que un AP també realitza les funcions de STA, i és un element amb adreça pròpia.

1.5.1.3. ESS

Un ESS (Extended Service Set) és una xarxa WLAN formada per diferents BSSs i DSs. Una STA pot comunicar-se amb qualsevol altra STA que es trobi dins del mateix ESS. Addicionalment una STA podrà canviar de BSS dins del mateix ESS sense perdre comunicació (procés anomenat handover o roaming).

Figura 16: ESS format per dos BSSs i un DS

1.5.2.

Integració WLAN amb LAN

L’entitat encarregada d’establir comunicació entre una xarxa WLAN i una LAN s’anomena portal i habitualment es tracta d’un AP.

(14)

1.5.3.

Classificació de xarxes WLAN

Una primera classificació de les xarxes WLAN pot ser en funció del mode de treball: • Mode Ad-Hoc: Són xarxes WLAN en que s’estableixen comunicacions punt

a punt entre les diferents STA. En aquest cas no és necessari cap AP. Aquest mode correspon a una topologia IBSS.

• Mode Infraestructura: Són xarxes WLAN que disposen de connexió amb xarxes LAN (amb cables) o amb altres xarxes WLAN a partir d’un AP (Punt d’Accés). La comunicació entre dos STAs es realitza sempre a través del AP. Aquest mode corresponen les topologies BSS i ESS.

Una segona classificació permet diferenciar les xarxes WLAN en funció de l’àmbit de

funcionament:

• Indoor: Topologies d’interiors que es munten dins d’un edifici o un campus. ¾ Topologia Ad-Hoc

¾ Topologia d’Infraestructura ¾ Topologia amb repetidor ¾ Topologia amb redundància

• Outdoor: Topologies d’exterior que interconnecten xarxes remotes. ¾ Topologia punt a punt

¾ Topologia punt a multipunt

En les xarxes d’interior es fan servir AP per donar cobertura a tots els dispositius, mentre que en les xarxes d’exterior es fan servir els Bridges. Un bridge és un dispositiu de característiques semblants a un AP però destinat a entorns d’exterior amb la funció d’unir xarxes físicament separades.

1.5.4. Topologies

Indoor

1.5.4.1. Topologia Ad-Hoc

Topologia de xarxa en la que no hi ha cap AP que actuï com a concentrador dels diferents dispositius sense fils. Es creen connexions punt a punt entre les diferents estacions. Tots els dispositius han de treballar en el mateix canal per a poder establir els enllaços.

(15)

1.5.4.2. Topologia d’infraestructura

La topologia d’infraestructura és la topologia habitual en les xarxes WLAN. Aquesta topologia dóna connexió a un grup d’STAs a través d’un AP, el qual estarà connectat a un medi de distribució cablejat per a permetre Roaming.

Figura 19: Topologia Infraestructura Alguns dels criteris de disseny que cal tenir en compte són:

• Entre cel·les ha d’existir un solapament d’un 10-15% per poder permetre que una STA canviï de BSS sense perdre cobertura (Roaming).

• Dues BSS adjacents han de treballar amb canals diferents per minimitzar les interferències. Treballar en canals diferents permet a cada AP assignat el seu propi ample de banda dins del seu BSS.

• Cada BSS pot disposar d’un identificador anomenat SSID (Service Set ID). Aquest haurà de ser el mateix en cada BSS dins d’un ESS.

1.5.4.3. Topologia amb repetidor

Topologia utilitzada en aquells casos en que es vulgui augmentar la cobertura proporcionada per un AP amb un altre AP el qual no es pugui connectar de manera directa al medi de distribució.

(16)

Algunes consideracions a tenir en compte amb aquesta topologia són:

• El sistema ha de treballar en el mateix canal i l’ample de banda és compartit. • Tots els APs hauran de tenir el mateix SSID.

• AP i repetidor han de compartir un 50% de solapament de cobertura.

• El rendiment de la xarxa wireless es redueix considerablement per cada AP en mode repetidor que s’afegeix. Es recomanable no posar més d’un repetidor. • A un AP treballant en mode repetidor no se li pot connectar cap repetidor.

1.5.4.4. Topologia amb redundància

Topologia en la que dos APs donen cobertura en una mateixa zona, oferint serveis de redundància en cas de fallada d’un d’ells.

Figura 21: Topologia amb redundància Consideracions:

• Els dos APs treballen en el mateix canal i comparteixen ample de banda. • Els dos AP han de treballar a la mateixa velocitat.

• Els dos APs no funcionen a la vegada: Quan un AP falli, l’altre s’activarà i totes les estacions passaran a associar-se amb l’AP que estigui actiu.

1.5.5. Topologies

Outdoor

1.5.5.1. Topologia punt a punt

La topologia punt a punt permet crear un enllaç entre dos bridges per a connectar sense fils xarxes remotes. Utilitzant antenes molt directives, com per exemple antenes parabòliques, és possible tecnològicament arribar a distàncies entre 20 i 40 Km però segons les normatives de radiació electromagnètica, aquest enllaç no pot superar els 300-325m. Generalment en els enllaços punt a punt es faran servir antenes direccionals per poder obtenir més directivitat i, per tant, arribar més lluny.

(17)

1.5.5.2. Topologia punt a multipunt

Amb aquesta topologia, un bridge central es connectarà a diferents bridges perifèrics. El bridge central disposarà d’una antena omnidireccional i els altres d’una antena direccional. Tot el sistema funcionarà a un únic canal i, per tant, tots els enllaços comparteixen l’ample de banda. Les distancies assolibles amb aquests enllaços acostumen a ser inferiors que amb enllaços punt a punt, doncs les antenes omnidireccionals no permeten tanta distancia.

Figura 23: Topologia punt a multipunt

1.5.6.

Reutilització de freqüències

Quan es desplega una xarxa amb un gran nombre d’APs en topologia ESS cal tenir cura amb la distribució de les freqüències. En funció de la normativa americana o europea, es recomana fer servir uns canals o uns altres per evitar el solapament.

• Normativa americana: canals 1, 6 i 11 • Normativa europea: canals 1, 7 i 13

S’acostuma a desplegar un sistema similar a les cel·les de telefonia mòbil on es reaprofiten les freqüències en canals no adjacents.

(18)

1.5.7. Roaming

Quan un equip es desplaça per una xarxa sense fils, sovint és necessari canviar de BSS. Aquest procés, el qual comporta abandonar una BSS i associar-se a l’AP de la nova BSS, rep el nom de roaming o handover. El procés de handover es realitza de la següent forma:

• Quan una STA detecta que comença a perdre cobertura amb un AP cerca altres APs que ofereixin un major nivell de cobertura.

• La STA envia una sol·licitud d’associació a l’AP de la nova xarxa.

• S’estableix una associació amb el nou AP i posteriorment es trenca la connexió amb l’AP de la xarxa origen. Aquest procediment s’anomena “make before break”.

(19)

1.6. Disseny d’una xarxa WLAN

1.6.1. Criteris

de

disseny

Quan es dissenya una xarxa WLAN cal tenir en compte un conjunt de criteris:

• Velocitat: La velocitat que es pot aconseguir en una xarxa WLAN és inversament proporcional a la distància a la que es vol donar cobertura. A major distància de l’AP, menor velocitat és possible aconseguir.

• Antenes: És necessari triar convenientment el tipus d’antena, tenint en compte diagrama de radiació, potència, ubicació, per optimitzar el rendiment de la xarxa. Quant major guany tingui una antena, major cobertura podrà donar aquesta.

• Obstacles: Qualsevol objecte que obstrueix un flux de dades, com per exemple parets, arbres o d’altres afecten al grau de cobertura. És necessari dur a terme un estudi de com afecten aquest tipus d’obstacles al rendiment de la xarxa.

• Línia de visió: En radioenllaços punt a punt entre bridges és recomanable que hi hagi una línia de visió directa i ininterrompuda entre emissor i receptor. Qualsevol obstrucció en el camí afectarà al nivell de potència rebuda.

• Materials de construcció: En funció dels materials emprats en la construcció dins d’un edifici s’aconsegueixen millors o pitjors resultats. Per exemple, una paret de maons o de pladur permet passar més senyals radioelèctrics que un mur de formigó.

• Topologia: Cal triar la topologia que millor s’adapti als requeriments de la xarxa.

o Les xarxes ESS requereixen un 10-15% de solapament de cobertura per permetre el roaming.

o Les xarxes amb repetidors requereixen un 50% de solapament de cobertura. Els repetidors fan decréixer el rendiment de la xarxa.

• Mapeig de canals: Cal realitzar un estudi previ a la implantació d’una xarxa WLAN per triar aquells canals que

• Throughput: El throughput que pot assolir una STA dins d’una WLAN depèn entre d’altres del nombre d’usuaris que comparteixin la xarxa. Quants més usuaris coexisteixin, menor serà el throughput en promig que una STA podrà aconseguir.

(20)

1.6.2. Identificació

dels elements i entitats

La següent figura mostra un escenari en una xarxa WLAN:

Figura 25: Escenari d’Exemple Es poden identificar les següents zones i entitats:

• BSS: Corresponen a les zones cobertes per cada AP. Són les zones 0,1 i 2.

• ESS: Correspon a tota la xarxa WLAN de l’escenari ja que es tracta de l’agrupació de diferents BSSs.

• DS: Correspon al conjunt de funcions dels APs necessàries per comunicar-se amb els altres APs i l’àrea formada per les zones 0, 1 i 2 que permet la comunicació entre els punts d’accés.

• AP: Estan identificats a l’esquema. Són estacions que poden realitzar tant serveis STA com serveis del sistema de distribució.

• Portal: AP_2 realitza la funció de portal connectant la WLAN a la xarxa cablejada.

1.6.3.

Exemple de comunicació en una WLAN

A continuació es descriurà com succeiria la comunicació entre el PC_2 i una màquina de la LAN cablejada qualsevol. En aquest exemple es suposa que l’estació PC_2 no estava prèviament associada a cap BSS. Els passos de la comunicació serien els següents:

1. L’estació PC_2 crida el servei d’autenticació per autenticar-se amb l’AP_1. 2. Un cop autenticada, l’estació PC_2 crida el servei d’associació per associar-se a

AP_1.

(21)

4. L’AP_1 cridaria el servei de distribució (prèviament tots els AP’s estan autenticats uns amb els altres). El servei de distribució és l’encarregat de determinar el BSS destí (que és el mateix que identificar l’AP cap on va la informació). A continuació, s’envia la trama MAC de dades corresponent cap al AP_2 pel sistema de distribució.

5. Finalment, l’AP_2 crida el servei d’integració per tal de fer les modificacions pertinents a la trama MAC per a poder ser enviada per la xarxa LAN cablejada. 6. Addicionalment, es podria encriptar les dades per millorar la seguretat de la

Referencias

Documento similar

(e–x) tricomes amb assaigs histoquímics; (a) Tricoma capitat amb caparró unicel·lular; (b) Tricoma capitat amb caparró bicel·lular; (c) Tricoma capitat amb caparró tricel·lular;

Degut a la necessitat de purificació per cromatografia en columna d’un dels intermedis en aquesta síntesi, ens plantejàrem si no seria més viable, a gran escala, realitzar

Els principals objectius que persegueix aquest protocol són minimitzar el consum d’energia, qüestió fonamental en xarxes de sensors sense fil; sense oblidar l’aportació

En resum, els pacients amb més probabilitats de una variant genètica causal d’IDCV són els pacients pediàtrics, amb un inici de manifestacions clíniques més precoç, amb un

b) S'escriu amb d, darrere vocal, en les paraules planes els femenins i derivats de les quals porten una d: àcid (amb d, per àcida), òxid (per òxida).. c) S'lescnu amb d, darrere

Els requeriments d'aquestes aplicacions són diversos en termes de representació de les dades (p.e. blanc i negre, escales de grisos o color), número de neurones (funció del número

L’organització fictícia on es dur a terme la implementació del sistema de planificació de recursos empresarials lliure, és l’empresa Autocars Bruno, que disposa de més de

El disseny detallat de la infraestructura de connectivitat ethernet a nivell dels CPDs respon a les necessitats requerides pels sistemes que composen la solució i als