WiMAX Descripción, Características, Escenarios de Uso y Estructura Organizacional para su Posible Implementación en Pasto (Nariño)

WiM AX

Descripción, Características, Escenarios de Uso y Estructura

Organizacional para su Posible Implementación en Pasto

(Nariño)

SAID MAURICIO CEBALLOS OJEDA

Trabajo de Grado para optar por el título de Ingeniero de Sistemas y Computación

Asesor: Ernesto Lleras Manrique

Universidad de los Andes Facultad de Ingeniería

Departamento de Sistemas y Computación Bogotá D.C.

A mi madre:

Por pertenecer a ella el logro alcanzado, avivado por su amor, ilusión y entendimiento.

A tu lado hoy, mañana y siempre...

Agradecimientos:

A Dios, por estar ahí a cada paso

A mi madre, por b rindarme su amor a cada momento A Maria Victoria, amor y razón que me permitieron culminar A mi tía Rocío, por su tesón, ejemplo en mi vida

A Vinicio, mi mejor amigo

A mis hermanos, acompañantes en mi camino A mi familia y amigos por estar siempre a mi lado A Ernesto, por su visión y apoyo

A Olga Lucia por tener siempre respuestas calidas a mis inquietudes.

TABLA DE CONTENIDO

4.1.1. Factores Importantes a la Hora de de Definir una Estructura Organizacional ____ 9 4.1.2. Estructura Mecanicista y Orgánica________________________________________ 10 4.2. La Cibernética Organizacional _________________________________ 11 4.2.1. Modelo Cibernético en un Sistema Viable _________________________________ 12 4.2.2. La cibernética y los Sistemas Autorregulados ______________________________ 13 5. WiMAX_________________________________________________________ 17

5.1. Breve Introducción a WiMAX___________________________________ 17

5.2. Descripción Técnica de WiMAX ________________________________ 18 5.2.1. El Reto de la Interoperabilidad ___________________________________________ 24 5.2.2. Tabla Resumen de Características del Estándar 802.16 (Wimax)_____________ 25 5.2.3. Propagación con visión directa (LOS) vs. Propagación sin visión directa (NLOS). 26

5.2.4. Aplicaciones móviles, portátiles, nómadas y fijas ___________________________ 28 5.3. Antecedentes de WiMAX ______________________________________ 29 5.3.1. Introducción a redes inalámbricas y IEEE 802.11___________________________ 29 5.3.2. Ventajas de Wi-Fi ______________________________________________________ 32 5.3.3. Desventajas de Wi-Fi ___________________________________________________ 32 5.3.4. WiMAX vs. Wi-Fi _______________________________________________________ 33 5.3.5. Bluetooth______________________________________________________________ 34 5.3.6. Aplicaciones Bluetooth__________________________________________________ 35 5.4. Desarrollo tecnológico de WiMAX ______________________________ 36

6. DISEÑO DE UNA RED WIMAX____________________________________ 39 6.1. Com parando los requerim ientos de densidad de inform ación a la capacidad de la estación base._______________________________________ 43

6.2. Ingresos supuestos y servicios para el análisis del caso de negocios 44

6.4. Escenarios de desarrollo residencial CPE________________________ 46

6.5. Infraestructura para la estación base____________________________ 47

6.6. Caso para Negocios en Ambiente Urbano________________________ 50

6.7. Escenarios de uso____________________________________________ 53 6.7.1. Redes privadas ________________________________________________________ 53 6.7.2. Backhaul para Celulares ________________________________________________ 53 6.7.3. Descripción del desarrollo y proceso de la telefonía WiMAX _________________ 54 6.7.4. Proveedor de Servicio Inalámbrico Backhaul_______________________________ 55 6.7.5. Redes Bancarias_______________________________________________________ 56 6.7.6. Redes educativas ______________________________________________________ 58 6.7.7. Redes de acceso de proveedor de servicio inalámbrico _____________________ 58 7. ENCUESTAS Y EVALUACIÓN____________________________________ 60 8. PROPUESTA ORGANIZACIONAL - WIMAX _______________________ 64 8.1. Visión ______________________________________________________ 64

8.2. Misión ______________________________________________________ 64

8.3. Organigram a ________________________________________________ 71

8.4. Descripción de los Cargos_____________________________________ 72

8.5. Utilización del Enfoque Cibernético en la Propuesta_______________ 74

9. CONCLUSIONES________________________________________________ 77 10. BIBLIOGRAFÍA _______________________________________________ 79

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 – Rango de WiMAX. ________________________________________________________ 19 Figura 2 – Zona Fresnel. ____________________________________________________________ 26 Figura 3 - Propagación NLOS. _______________________________________________________ 27 Figura 4 - Locación CPE.____________________________________________________________ 28 Figura 5 - IEEE 802.11 y el modelo ISO. ______________________________________________ 30 Figura 6 - Un teléfono móvil de tecnología Bluetooth. ___________________________________ 34 Figura 7 - Ratón Bluetooth. __________________________________________________________ 35 Figura 8 – Localización del sitio y optimización del mismo._______________________________ 39 Figura 9 – Componentes CAPEX. ____________________________________________________ 41 Figura 10 - Precios estimados de WiMAX CPE_________________________________________ 45 Figura 11 - Reembolso para la inversión CPE. _________________________________________ 47 Figura 12 – capacidad de penetración del mercado. ____________________________________ 50 Figura 13 – Red de telefonía celular WiMAX ___________________________________________ 54 Figura 14 – Manejo de la conexión entre puntos de acceso y distribución del servicio._______ 56 Figura 15 – Redes bancarias usando WiMAX. _________________________________________ 57 Figura 16 – Redes educativas._______________________________________________________ 58 Figura 17 – Clientes residenciales y de negocio. _______________________________________ 59 Figura 18 – Organigrama____________________________________________________________ 71

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 – Estándar WiMAX. _________________________________________________________ 25 Tabla 2 – Tipos de acceso hacia una red WiMAX_______________________________________ 29 Tabla 3 – Especificaciones Wi-Fi. ____________________________________________________ 31 Tabla 4 – Comparación del segmento con la densidad de información requerida.___________ 43 Tabla 5 – Mercados emergentes._____________________________________________________ 44 Tabla 6 – Costos CPE.______________________________________________________________ 46 Tabla 7 - Costos asumidos para la infraestructura de la estación base.____________________ 48 Tabla 8 - Asunciones para el caso urbano.____________________________________________ 52 Tabla 9 – Formato de la encuesta.____________________________________________________ 62 Tabla 10 – Cibernética de la organización._____________________________________________ 76

1. INTRODUCCIÓN

La transformación del mundo que hoy conocemos viene sucediendo desde hace un siglo atrás, cuando la tecnología eliminó la gran brecha originada por las distancias, constituyendo una sola globalidad unida bajo una red de computadoras. Lo que sucede bastante lejos de nuestro medio, ahora es parte de nuestras vidas, gracias a la inmediatez de Internet que por el constante avance tecnológico nos brinda información sumamente actual y completa, libertad de hacer nuestro trabajo en cualquier lugar y además, la posibilidad de conocer diferentes culturas a tan sólo un clic.

El gran avance que presenciamos en la industria de las Telecomunicaciones, nos lleva de una nueva tecnología a una más innovadora en poco tiempo. La idea utópica de tener una red mundial ya sucedió algún tiempo atrás, la desventaja para algunos es que sea alámbrica, pero esto ya no es un obstáculo. En este momento gracias a WiMAX estamos a punto de tener acceso a una comunicación inalámbrica antes insospechada para nosotros, y ahora ésta se abre como una nueva puerta. WiMAX incluye: Internet, telefonía y televisión, entre algunos otros servicios.

La innovación planteada por WIMAX, gracias a la cercanía mundial que nos proporciona Internet, nos brinda la posibilidad de implementarla en nuestro país bajo estudios tanto del producto, como del mercado, los cuales nos permitan conocer de la viabilidad de un proyecto de este alcance; al igual que conocer de las ventajas y desventajas de algún tipo de diseño organizacional. La creación de la empresa que propondremos estará trazada por diferentes metodologías propuestas por autores como: Stephen P. Robbins y Henry Mintzberg y sus definiciones organizacionales, de igual manera, Beer con su modelo Cibernético, constituirán los cimientos de nuestra estructura.

Esta investigación pretende constituirse en una fuente de información de esta tecnología, basada en la lectura y comprensión de documentos que se han puesto a la disposición pública, los cuales se encargan de cubrir puntos importantes como son: sus orígenes, funcionamiento, características, ventajas - desventajas y actual desarrollo. De igual forma, la proposición de una estructura organizativa elemental, en la cual se estipulen: características fundamentadas en las metodologías expuestas en el marco teórico, mecanismos y organismos de control, comunicación y autorregulación; que pueda ser utilizada en un futuro próximo como la base necesaria para la constitución de un gran proyecto como lo puede llegar a ser WiMAX en Colombia.

La innovación de un nuevo tipo de tecnología hace necesario conocerla y llevarla de una manera más fácil a la comprensión en nuestro entorno. Es así, que este documento se realiza con el uso de un lenguaje de fácil comprensión para el lector, teniendo información explícita para que éste pueda formar sus propios juicios de valor sobre WiMAX, entenderla, saber como aplicarla y ver en conjunto hacia donde nos conduciría su adquisición e implementación en nuestro país.

De una manera más específica la propuesta de un modelo organizacional hace de este documento una base para la constitución de una empresa que traiga el servicio de WiMAX a Colombia, para que pueda ser aprovechada con todos sus beneficios alrededor de nuestro territorio y de manera más concreta en la ciudad de Pasto (Nariño), donde se adelanto el estudio de mercadeo.

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivos Generales

La elaboración de este trabajo tiene por objeto realizar una detallada investigación sobre WiMAX, la cual es necesaria para comprenderla, saber de sus pros y contras; ver hacia que sectores están encaminados sus desarrollos, además mirar los nuevos nichos del mercado que nos ofrece tanto en el presente, como a futuro.

La posible adopción de nuevas tendencias tecnológicas en una sociedad hace necesario el estudio de todas y cada una de las áreas en las cuales se va a implementar, permitiendo determinar si es beneficioso o no adquirirla, todo esto basado en la realización de estudios teóricos y prácticos.

Conocer la potencialidad de esta nueva herramienta y de los servicios que pueda llegar a ofrecer, no implica dejar de pensar en la gran brecha social que puede traer consigo debido a la eliminación de compañías que en la actualidad prestan los servicios que WiMAX brindará posteriormente. Es así como este estudio pretende llamar la atención del gobierno de manera implícita e insta a la creación de políticas que puedan regularla de manera clara para su llegada al país.

Este trabajo se ve complementado con la realización de un estudio de mercado realizado en la Ciudad de Pasto (Nariño), el cual tiene por objetivo conocer las necesidades que los pobladores tienen en cuanto a servicios de telecomunicaciones, y así constituirse en la proyección estimada de lo que demandaría de manera general la sociedad Colombiana.

De manera complementaría, después de haber conocido de su viabilidad gracias al estudio de mercado, éste trabajo expone de manera elemental un

posible modelo que pueda ser funcional a la hora de su ejecución en Colombia, utilizando las metodologías que nos brinda la teoría organizacional.

2.2. Objetivos Específicos

• Realizar una investigación sobre los desarrollos teóricos que puedan servir de base para la generación de modelos prácticos sobre los cuales sea implementada WiMAX.

• Empaparnos de todo lo concerniente a la nueva tecnología de comunicación, WiMAX, al conocer de algunas de sus características como: la interoperabilidad del hardware y software, velocidad de transmisión, alcance, medios de propagación, la aplicación de los servicios en equipos fijos, móviles, portátiles o nómadas.

• Conocer de las tecnologías precedentes a WiMAX y de las ventajas y desventajas que estas poseen.

• Investigar sobre el desarrollo tecnológico con el que cuenta WiMAX hasta el momento.

• Diseñar posibles redes WiMAX teniendo en cuenta: necesidades de la población, ingresos por usuario, equipos, trabajos civiles para la adecuación de las estaciones base, políticas regionales y nacionales.

• Realización de un estudio de mercado que mida la necesidad de la implementación de WiMAX en una ciudad Colombiana.

• Propuesta de un diseño organizacional necesario para la estructuración de una empresa que se dedique a la comercialización de WiMAX, con la descripción de las unidades de trabajo, medios de control, comunicación y autorregulación.

3. M OTIVACIÓN Y ALCANCE

Debido a la necesidad de las personas y entidades para estar al tanto en tiempo real de sus actividades como: información corporativa, correo electrónico, información bancaria, indicadores económicos, información climatológica, etc., y a los costos que implica para los operadores mantener toda una infraestructura física que soporte estas actividades (redes, cableado, condiciones difíciles de terreno, ganancia mínima por usuarios localizados en zonas fuera del perímetro, etc.) han surgido en el mercado, a través de los años, soluciones en redes inalámbricas cada vez más eficientes (mayor alcance efectivo, menores costos, etc.).

La tendencia hacia la movilidad total con celulares, computadores de mano y otros dispositivos que ya ofrecen gran capacidad de almacenamiento en disco duro, potencia de procesamiento, entre algunas otras características tecnológicas; dan pie para que por medio de redes inalámbricas se intente cubrir nuevas demandas que genera el mercado, antes sólo disponibles en computadores personales a nivel casero, o en entornos empresariales. El desarrollo estudiado por este documento, permitiría ofrecer a las áreas rurales y urbanas dentro de un alcance de 50 kilómetros, el acceso a la red, brindando un sinnúmero de nuevas oportunidades tanto a comunidades apartadas que mediante una instalación convencional tendrían costos muy elevados, al igual que a la gente que necesita desplazarse y llevar consigo toda la información relevante para sus actividades diarias, con una velocidad rápida. Eso sin contar con todos los servicios adicionales que se pueden montar sobre esta implementación, como por ejemplo: televisión, telefonía (Local, Nacional e Internacional), homologación de servicios con otros operadores, redes privadas que ofrezcan posibilidades de interacción a los usuarios dentro de la misma red, etc.

Además se ofrecerán servicios para empresas privadas que quieren disponer de un gran ancho de banda con los beneficios de la movilidad, como servicios de operación telefónica corporativa, aplicaciones corporativas, etc.

Y esta idea enmarcada dentro de un enfoque estructural óptimo sobre el cual se soporte, para así crear una organización eficiente que pueda tomar el mayor partido de los recursos antes mencionados, y poder competir con los otros operadores, ofreciendo como alternativa una nueva visión de conexión con menores limitaciones y mayores fortalezas en un mercado bastante competido.

4. M ARCO TEORÍCO

Nuestra finalidad es conectar de una manera clara esta propuesta a las teorías organizacionales que mejor se adapten al diseño de nuestra compañía, para sobre estas crear el modelo que pueda tener una mejor adaptación dentro del entorno social sobre el cual se desempeñará.

Los conceptos que se expondrán a continuación son: Los Fundamentos de la Estructura Organizacional de Robbins y Mintzberg, y la Cib ernética Organizacional propuesta por Beer y Espejo.

4.1. Fundamentos de la Estructura Organizacional

La estructuras existen para crear un entendimiento claro del funcionamiento de una compañía y ver en conjunto sus interacciones y actividades, al igual que los mecanismos de control necesarios para su correcto funcionamiento. Las diferentes organizaciones, poseen diferentes tipos de estructura, unas más flexibles que otras, dependiendo el grado de formalismo y verticalidad existente.

La estructura se puede ver como un conjunto de tres elementos: complejidad, formalización y centralización. Vamos a definir cada uno de estos de manera más clara a continuación:

• Complejidad: esta puede ser definida mediante diferenciación horizontal, vertical y espacial. La primera nos habla del grado de especialización, la segunda de la jerarquía existente y la última de las separaciones geográficas.

• Formalización: esta denota las definiciones existentes de un cargo especifico, pueden estar totalmente estructuradas definiendo

exactamente el rol que cumple la persona, o por el contrario con una definición laxa permitiendo el libre desarrollo de esta en el cargo mencionado.

• Centralización: indica en donde se están tomando las decisiones en un momento dado en la compañía, usualmente estas son formuladas en la cabeza de la organización, dejando a un lado las demás opiniones existentes, y enajenado al personal, ya que este no tiene ningún control sobre su futuro. También se puede trabajar de manera descentralizada generando una mayor participación de todos los empleados en la toma de decisiones.

Como lo dice el sociólogo Alemán Max Weber, los diseños estructurales tienen las siguientes características: división de trabajo, jerarquía bien definida de la autoridad, gran formalización, naturaleza impersonal, promociones basadas en los meritos, posibilidad de seguir una carrera, y la separación neta entre el trabajo en la organización y la vida personal.

Cuando un empresa empieza a formar su estructura organizacional lo hace de una manera sencilla, y poco a poco va especializándose, dependiendo del enfoque que más le convenga. Suponiendo una compañía básica con un amplio crecimiento en el mercado, podríamos decir que tiene diferentes posibilidades de estructura, tales como: una funcional, por producto o matricial. Las explicaremos en detalle a continuación:

• Funcional: pone dentro de la estructura las ocupaciones o tareas afines para el mayor rendimiento de las mismas. Por ejemplo: contabilidad, producción, tecnología, etc.

• Por Producto: como su nombre lo indica se realizan las asociaciones por línea de producto, es decir cada unidad es autosuficiente y tiene sus propios recursos.

• Matricial: es una mezcla de la funcional y la de producto, la cual quiere tomar las ventajas de ambas, minimizando las desventajas que ellas

poseen, por ejemplo: cargos duplicados dentro de la estructura por producto.

4.1.1. Factores Importantes a la Hora de de Definir una Estructura Organizacional

Para poder encontrar la estructura apropiada de una organización, debemos mirar algunas de sus características. A continuación vamos a mirar los factores de contingencia: su tamaño, la tecnología involucrada y el medio ambiente en el que se desenvuelve.

• Tamaño de la Organización: entre más grande sea esta, mayor va a ser la posibilidad de que su estructura sea mecanicista, al contrario si su estructura es pequeña, podría ser definida como orgánica.

• La Tecnología: se refiere a la formalización, o no, de tareas o procesos. Al igual que en el caso anterior se presentarían los dos enfoques, tanto el mecanicista como el orgánico dependiendo del grado de formalización existente.

• Ambiente: una estructura puede ser permeable o no a este, dándole esto a su vez una capacidad de dependencia o independencia en la toma de decisiones y desarrollo de la empresa.1

También se observarán las variables estructurales básicas y como estas influyen en el comportamiento de la organización, estas son: tamaño de la organización, nivel organizacional, tramo de control, diferenciación horizontal, diferenciación vertical y centralización. Cada una de estas será explicada en la parte inferior:

• Tamaño de la Organización: al igual que lo expuesto anteriormente, a mayor tamaño, mayor dispersión y mayor disociación del empleado

1

Tomado de: http://www.monografias.com/trabajos21/libro-del-disenio/libro-del-disenio.shtml. Carlos Jimenez. Diseño organizacional: visión esquemática. 2003.

con respecto a la compañía; por tanto se genera mayor ausentismo y mayor rotación de empleados.

• Nivel Organizacional: nos habla de cómo se siente la persona con respecto a la compañía en el cargo que actualmente desempeña. Al igual que en la Pirámide de Maxwell, a medida que ascendemos dentro de la compañía vamos a tener cubiertas mayor numero de necesidades, y nuestra satisfacción va a ser mucho mayor.

• Tramo de Control: es el puente de comunicación entre un coordinador y sus subordinados, se plantea que entre más subordinados tenga una persona a cargo, mayor va a ser el grado de satisfacción que van a tener los mismos. Sin embargo no existen estudios concluyentes al respecto.

• Diferenciación Horizontal y Vertical: no existen publicaciones suficientes para determinar que la mayor especialización o jerarquía dentro de una empresa, haga que el empleado tenga una eficiencia mayor o menor, o que se sienta realizado dentro de este entorno. • Centralización: se ha encontrado que entre mayor sea el grado de

descentralización de la compañía, mayor va a ser el grado de desempeño que se va a obtener.2

4.1.2. Estructura Mecanicista y Orgánica

Existe una dicotomía entre ambas estructuras, plantando la primera un modelo estructurado y poco flexible, el cual tiene problemas en el entorno actual; el segundo por su parte plantea menor rigidez y mejores canales de comunicación, haciendo posible los cambios rápidos, pero faltándole a su vez algunas veces la estructura necesaria para cumplir tareas. En la solución que propondremos más adelante observaremos ambos modelos, no como soluciones aparte, sino como visiones complementarias que nos ayudarán a encontrar la respuesta apropiada para nuestra empresa.

2

Tomado de: http://www.monografias.com/trabajos21/libro-del-disenio/libro-del-disenio.shtml. Carlos Jimenez. Diseño organizacional: visión esquemática. 2003.

4.2. La Cibernética Organizacional

Los sistemas de control en las organizaciones, se constituyen en mecanismos que permiten la evaluación de los resultados de una buena o mala administración. La Cibernética Organizacional sigue los lineamientos de los organismos de control dándole una vital importancia al aprendizaje organizacional, teniendo por objetivo la comparación de lo que se ha hecho con los objetivos propuestos (acciones, metas, pasos a seguir). A continuación enunciamos los objetivos de un sistema de control cibernético:

• Evaluar y controlar en forma integral, realista y periódica los resultados de la administración, integrando los puntos de vista de usuarios, actores y administradores.

• Controlar el proceso de desarrollo de la empresa, conocer el impacto de los proyectos que se realizan y acelerar el ciclo de aprendizaje de los integrantes de la organización. 3

La adaptatividad al medio ambiente donde se desarrollan las organizaciones se constituye en el principal problema para su supervivencia, lo que implica el que estén siempre dispuestas al cambio, por lo anterior se vuelve imperiosa la necesidad de un sistema de control que permita conocer en forma detallada y correcta el impacto causado por la no adaptatividad de las organizaciones, para que el proceso de desarrollo de la organización sea más rápido y menos complicado.

El sistema de control propuesto por la cibernética permite hacer mediciones de la situación actual de la empresa (rendimiento de los empleados, efectividad en las campañas de marketing, etc.) con los resultados logrados y las dificultades del proceso.

3

Tomado de: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4010014/Contenidos/ Capitulo4/Pages/4.19/419ConcepcionCibernetica.htmUniversidad Nacional. Concepción

4.2.1. Modelo Cibernético en un Sistema Viable

El autor más representativo de la cibernética es el profesor inglés Stafford Beer quien propuso el modelo más utilizado, el cual fue actualizado después por el profesor chileno Raúl Espejo en la Universidad de Aston. El modelo muestra las siguientes ventajas:

• No requiere la existencia previa de la organización en estudio. • Es una herramienta de complejidad.

• Rompe el esquema jerárquico de entenderse dentro de la organización. • Involucra la realización de identidad organizacional.

• Realiza una sinapsis entre los elementos internos y externos (adaptación). 4

El principal propósito de este modelo de sistema viable consiste en que la organización obtenga la flexibilidad necesaria para sobrevivir en ambientes rápidamente cambiantes y de alta complejidad.

La proposición hecha por Beer se basa en los llamados criterios de efectividad organizacional que son compuestos por un conjunto de principios y leyes organizacionales que usan como referencia la Ley de Requisito de Variedad, que dice: un controlador tiene un requisito de variedad, que dicho en forma general se refiere a la capacidad del controlador de mantenerse dentro de un conjunto de objetivos deseados.

El método de diseño consta de las siguientes etapas:

4

Tomado de: http://members.tripod.com/admusach/doc/cibernetica.htm. USACH, Departamento de Ingeniería Industrial. Cibernética. 2005.

• Establecer la identidad organizacional: se determina la identidad de clase, que da origen a la organización y que la distingue de las demás. • Modelaje de los límites organizacionales del sistema: se deben definir

todas aquellas actividades necesarias para efectuar la transformación independiente de la organización a desarrollar.

• Modelaje de los niveles estructurales: reconocer aquellas actividades tecnológicas de las cuales la organización tiene capacidad de hacerse cargo.

• Estudio de discreción y autonomía: se debe realizar un cuadro donde se relacionan las actividades primarias con las actividades de regulación. • Estudio y diseño de los mecanismos de control: se buscan mecanismos

que reduzcan o amplíen la variedad entre los diferentes niveles recursivos de la organización.5

4.2.2. La cibernética y los Sistemas Autorregulados

Es necesario conocer la evolución de los sistemas para poder analizar y explicar los fenómenos de cambio o transformación a lo largo del tiempo. Para lograr esto se debe contar con una teoría de acción de los sistemas, es decir, una explicación científica de las acciones que ocasionan conductas determinadas.

Al relacionar las acciones con las metas, planteamos la regulación para que el sistema logre la dinámica deseada, y por consiguiente cumpla con los objetivos propuestos. Los sistemas que poseen este tipo de regulación o control sobre sus propias acciones se denominan Sistemas Autorregulados, estos son el objeto de estudio de la Cibernética.

5

Tomado de: http://members.tripod.com/admusach/doc/cibernetica.htm. USACH, Departamento de Ingeniería Industrial. Cibernética. 2005

También se le puede llamar Cibernética a cualquier realidad en la que se puedan descubrir algunos procesos relacionales que sirvan de soporte a un intercambio de información, que viene del medio y vuelve al mismo dentro de esta realidad. Al mismo tiempo aprovechando la información existente, tiene la capacidad de gestionar su propio control. Así, la Cibernética se halla en este tipo de realidades, ya sean humanas, sociales o biológicas.

El estudio de la Cibernética comprende: • Procesos de autogestión del control.

• Procesos de comunicación y de información.

• La consecuencia de lo anterior: El comportamiento del sistema. 6

Entender la realidad desde el punto de vista Cibernético, no supone dotar de cualidades auto-regulativas a la realidad, la Cibernética surgió en el momento en que el hombre descubre que estas cualidades que ya existen en la naturaleza orgánica de los animales (incluso el hombre) se hallan presentes en los sistemas sociales.

El enfoque Cibernético supone una concepción global e interactuante del universo, en donde la acción es consecuencia de la propia realidad. De esta forma, se ha presentado un enfoque que se adecua con mayor perfección a la comprensión del fenómeno humano, siendo muy útil en particular para el estudio de sistemas de actividades humanas dentro de los cuales se pueden entender las empresas.

Bajo este enfoque también es posible establecer una tipificación del desempeño de las entidades por el comportamiento de sus entradas y salidas en los siguientes términos:

6

Tomado de: http://www.prodigyweb.net.mx/dchong/modelocibernetico.htm. El modelo

• Sistema prospectivo determinado: siempre se obtiene una misma salida a partir de una misma entrada. Por ejemplo, una cerradura, en donde la entrada siempre es la misma llave, y la salida siempre el mismo cerrojo y sólo varía el estado de éste último, de acuerdo al estado de la llave. • Sistema prospectivo seudodeterminado: se puede obtener una cierta

diversidad de salidas, a partir de una cierta diversidad de entradas, determinado por un proceso de estados progresivos.

• Sistema retrospectivo determinado: se establece la entrada aplicada a partir de un estado presente representado por la salida.

• Sistema retrospectivo seudodeterminado: se puede establecer una cierta diversidad de entradas posibles, a partir de un estado presente representado por la salida.7

Con lo que se dispone de una referencia para tipificar bajo el mismo enfoque a los esquemas de interacción entre entidades.

Por ello la Cibernética constituye la plataforma que se emplea para configurar una metodología científica que estudie y proyecte las facilidades funcionales que conforman el gobierno de las entidades o sistemas naturales, en especial las instituciones y la sociedad, y los ayude a alcanzar sus metas y objetivos. Para tales efectos, se contemplan a estos “sistemas” como Mecanismos Homeostáticos, a los que se atribuye una capacidad de autorregulación dinámica que les permite mantener su funcionamiento dentro de ciertos límites, en especial ante la manifestación de condiciones no previstas en el entorno, y cuyas características se pueden describir en los siguientes términos:

• Complejidad: están conformados por una gran cantidad de componentes heterogéneos interactuando entre sí.

• Mutualidad: las interacciones de sus componentes se desarrollan en paralelo, simultáneamente y con un sentido “corporativo”.

7

Tomado de: http://www.prodigyweb.net.mx/dchong/modelocibernetico.htm. El modelo

• Complementariedad: algunos de sus componentes participan en varias interacciones, con un esquema multidimensional.

• Evolutividad: se atribuye una capacidad para desarrollarse y crecer, no necesariamente de manera planeada, sino aprovechando las oportunidades que se presentan.

• Constructividad: es capaz de crecer en dimensión y complejidad, orientado hacia estados previos, mientras desarrolla nuevos vectores. • Reflexividad: contempla retroalimentaciones internas y externas,

positivas (de cambio) y negativas (de ampliación), con sus diversos componentes operando simultáneamente desde perspectivas complementarias.8

Con base en estas características, es posible conformar los mecanismos de regulación necesarios para articular una funcionalidad de gobierno para un sistema.

8

5. WiM AX

5.1. Breve Introducción a WiMAX

Los principios fundamentales de la tecnología inalámbrica pueden ser encontrados en los registros de patentes desarrollados por el ingeniero eléctrico Nikola Tesla y su declaración de 1916 sobre la historia de ondas de radio y tecnología radial. En el uso actual, las ondas de radio son un método de comunicación que usa este tipo de ondas de bajo poder para transmitir información entre dispositivos. Esto hace referencia a la comunicación sin cables o cuerdas, principalmente usando frecuencias de radio e infrarrojos, las cuales a principios del siglo XXI, no se encuentran reguladas por la mayoría de los gobiernos en los países mundiales.9

La tecnología WiMAX propone a un futuro próximo la comunicación de tipo inalámbrica con características que en la actualidad nos causan un alto grado de emoción como son la transmisión de información a una velocidad de 75 Mbps y un radio de alcance de hasta 50 kilómetros, distancia que fácilmente puede cubrir el área construida de cualquier ciudad del mundo. El alto ancho de banda propuesto por cada canal de transmisión de WiMAX, nos permite pensar en la gran cantidad de productos que podrían ser ofrecidos a partir de la tecnología. En realidad se constituye en una nueva cara de la comunicación inalámbrica, necesaria para cubrir la demanda mundial en este campo. En las redes inalámbricas hay dos tecnologías que son anteriores a nuestro tema de estudio, estas son: Bluetooth y Wi-Fi. Una descripción de ellas, al igual que el complemento que ofrece Wi-Fi y WiMAX lo veremos en el desarrollo de este capítulo.

9

5.2. Descripción Técnica de WiMAX

En los últimos meses en los que apenas empezábamos a sopesar todas las bondades del Wi-Fi, en el mundo tecnológico se empieza a escuchar sobre un nuevo protocolo inalámbrico de banda ancha: WiMAX, pero, ¿De qué se trata? Como lo dice el vicepresidente de Intel Communications Group, James A. Johnson y Gerente General de Wireless Networking Group: “Nuestro papel es asegurarnos que tú puedas llevar tu Laptop a cualquier lugar, y en cualquier lugar haya una red a la que puedas acceder inalámbricamente. Nuestra estrategia es asegurarnos que la tecnología fundamental y los productos tengan un costo-efectivo suficiente para que la gente puede desplegar redes inalámbricas alrededor del mundo."10

WiMAX promete conectividad con nuestro dispositivo móvil (laptop, pda, teléfono, etc.) en cualquier lugar, sustituyendo las soluciones de banda ancha cableadas de Internet mediante ADSL y Cable. WiMAX (del inglés Worldwide Interoperability for Microwave Access, intercomunicación Mundial para Acceso por Microondas) es un estándar de transmisión inalámbrica de datos (802.16d) diseñado para ser utilizado en el área metropolitana o MAN, proporcionando accesos concurrentes en áreas de hasta 48 kilómetros de radio y a velocidades de hasta 70 Mbps, utilizando tecnología portátil LMDS (Local Multipoint Distribution Service, Sistema de Distribución Local Multipunto, tecnología de conexión vía radio inalámbrica con gran ancho de banda).

Integra la familia de estándares IEEE 802.16 y el estándar HyperMAN del organismo de estandarización Europeo ETSI (European Telecommunications Standards Institute, Instituto de Estándares de Telecomunicación Europeo, organización de estandarización en la industria de las telecomunicaciones). El estándar inicial 802.16 se encontraba en la banda de frecuencias de 10-66 GHz

10

y requería torres LOS (Line of Sight, línea de vista). La nueva versión 802.16a, ratificada en marzo de 2003, utiliza una banda del espectro más estrecha y baja, de 2-11 GHz, facilitando su regulación. Además, como ventaja añadida, no requiere de torres LOS sino únicamente del despliegue de estaciones base (BS, del Ingles Base Station – Estaciones Base) formadas por antenas emisoras/receptoras con capacidad de dar servicio a unas 200 estaciones suscriptoras (SS) que pueden dar cobertura y servicio a edificios completos. Su instalación es muy sencilla y rápida, el proceso tarda dos horas, y su precio es competitivo en comparación con otras tecnologías de acceso inalámbrico como Wi-Fi.

Figura 1 – Rango de WiMAX.11

Esta tecnología de acceso transforma las señales de voz y datos en ondas de radio dentro de la citada banda de frecuencias. Está basada en OFDM (Ortogonal Frecuency Division Multuplexing, División de Frecuencia por Multiplexación Ortogonal, Técnica de modulación que permite transmitir grandes cantidades de datos sobre una onda de radio), y con 256 subportadoras puede cubrir un área de 48 kilómetros permitiendo la conexión sin línea de vista, es decir, con obstáculos interpuestos, con capacidad para transmitir datos a una tasa de hasta 75 Mbps con un índice de modulación de 5.0 bps/Hz y dará soporte para miles de usuarios con una escalabilidad de

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canales de 1,5 MHz a 20 MHz. Este estándar soporta niveles de servicio (SLAs, Service Level Agreeements, Acuerdos de Calidad de Servicio, protocolo plasmado en un documento de carácter legal en el que una compañía se compromete con otra para prestar un servicio en unas condiciones mínimas) y calidad de servicio (QoS, Quality of Service, se garantiza que se transmitirá una cantidad de datos en un tiempo determinado).

WiMAX se sitúa en el rango más alto de amplitud de cobertura con respecto a las demás tecnologías de acceso de corto alcance ofreciendo velocidades de banda ancha para un área metropolitana o rural.

Para facilitar el desarrollo de este tipo de redes inalámbricas de banda ancha se encuentra el WiMAX Forum, basado en el estándar IEEE 802.16, ayuda a asegurar la compatibilidad e interoperabilidad de los equipos de acceso a este tipo de redes. Es una organización sin ánimo de lucro conformada en Junio de 2001 por los proveedores de componentes y equipo, para así promover la adopción de IEEE 802.16 por parte de los operadores y sistemas de acceso a redes inalámbricas de banda ancha.

El WiMAX Forum es la única organización que hace cumplir las normas e interoperabilidad a la industria inalámbrica de banda ancha con su programa de certificación y pruebas, WiMAX Forum Certified. Los laboratorios Cetecom estarán probando productos para esta certificación desde comienzos de Julio del año de 2005.

El WiMAX Forum es de una manera más específica, un consorcio de empresas (inicialmente 67 y hoy en día más de 200) dedicadas a diseñar los parámetros y estándares de esta tecnología, y a estudiar, analizar y probar los desarrollos implementados. En principio se podría deducir que esta clase de tecnología supone una grave amenaza para el negocio de tecnologías inalámbricas de acceso de corto alcance en que se basan muchas empresas, pero hay entidades muy importantes detrás del proyecto. Después de la fase de pruebas y estudios cuya duración prevista es de unos dos años, se espera comenzar a

ofrecer servicios de conexión de Internet a 4 Mbps a partir de 2007, incorporando WiMAX a los ordenadores portátiles y PDAs.

WiMAX provee unas conexiones de salida sobre largas distancias con alta capacidad de ancho de banda. Puede ser usado para un gran número de aplicaciones incluyendo conexiones de ancho de banda de “última milla”, es decir dentro del espectro estimado (50 kilómetros), hasta el último punto dentro del perímetro va a tener una buena velocidad de transferencia, hotspots y backhaul12 para celulares y conexiones empresariales de alta velocidad. La alianza WiMAX Intel de productos lideres WiMAX y proveedores de servicio están comprometidos al desarrollo de soluciones basadas en tecnologías Intel. A nivel técnico WiMAX nace del estándar IEEE 802.16 (interfaces de aire), el cual es una especificación de punta para sistemas de acceso Inalámbrico de ancho de bandas fijas empleando una arquitectura de punto a multipunto. La versión inicial fue desarrollada con el objetivo de encontrar los requerimientos de un vasto arreglo de escenarios de desarrollo para sistemas BWA (Broadband Wireless Access) operando entre 10 y 66 Ghz. Como resultado, sólo una parte de la funcionalidad es necesitada para desarrollos dirigidos a mercados específicos.

El proceso de IEEE (The Institute of Electrical and Electronic Engineers, Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, asociación técnico-profesional dedicada a la estandarización) genera los estándares y las especificaciones para pruebas. De esta forma asegura la interoperabilidad dentro de los fabricantes y comerciantes de equipos. El estándar cubre tanto el control de acceso al medio MAC (Media Access Control address, capa de nivel 2 en el modelo OSI, se encarga de enviar paquetes ARP para verificar que número tiene impreso en la tarjeta) y las capas físicas (PHY, sigla para la capa física del sistema). Un número de consideraciones en la capa física fueron tomadas en cuenta para el ambiente específico de mercado. En las frecuencias altas la

12

concentración de datos en puntos de dispersión desde los cuales se pueden transmitir en los canales de la red. Babylon 2005.

línea de vista es obligatoria. Este requerimiento facilita el efecto de multicamino, permitiendo para los canales anchos, típicamente mayores a 10 MHz en ancho de banda. Esto le da al IEEE 802.16 la habilidad de proveer altas capacidades de conexión. Para las que estén por debajo de 11 GHz no se requiere una línea de vista. La MAC original fue mejorada para acomodar diferentes capas físicas y servicios, lo cual apunta a la necesidad de medio ambientes diferentes. El estándar está diseñado para acomodarse a un desarrollo duplexador de división de tiempo (TDD) o uno de duplexador de frecuencia (FDD), permitiendo para ambos terminales completas y medias en el caso de que sean FDD.

La MAC fue diseñada específicamente para el medio de acceso inalámbrico de punto a multipunto. Este soporta capas más altas o transporta protocolos como ATM (Asynchronous Transfer Mode), Ethernet o protocolo Internet (IP) y está diseñado para acomodarse fácilmente a protocolos que todavía no han sido desarrollados. La MAC está diseñada para tasas de bits muy altas (hasta de 268 mbps en cada dirección) de la capa física verdadera de ancho de banda, mientras entrega calidad de servicio compatible con ATM, QoS (Quality of Service), UGS (Unsolicited Grant Service, soporte de flujo de información de tamaño fijo en tiempo real con intervalos periódicos como T1/E1 y voz sobre IP), rtPS (real time Polling Service, soporte de flujo de información de tamaño variable en tiempo real con intervalos periódicos como video MPEG), nrtPS (non real time Polling Service, soporte de paquetes con tiempo de espera tales como FTP) y Best Effort (servicio diseñado para soportar paquetes que no requieren ningún nivel de servicio mínimo).

“Aplicaciones relacionadas con información multimedia, como son la video-conferencia, audio-conferencia, video bajo demanda (VoD) o sistemas colaborativos (pizarras compartidas, teletrabajo, telemedicina, etc.) y su coexistencia con aplicaciones más clásicas (bases de datos, transferencias de ficheros, WWW, etc.), requiere tecnologías de comunicaciones capaces de ofrecer elevadas prestaciones. Estas elevadas prestaciones están directamente

relacionadas con la calidad de servicio (QoS); servicios ofrecido por protocolos de comunicación ATM.”13

El estado de la estructura le permite a las terminales ser asignadas dinámicamente a los perfiles de vínculo de vaciado (arriba y abajo) de acuerdo a sus condiciones de conexión. Esto permite una complementación entre capacidad y robustez en tiempo real, y provee aproximadamente un incremento de dos veces en la capacidad intermedia cuando se compara con sistemas no adaptativos mientras mantiene una disponibilidad de conexión apropiada. La MAC 802.16 usa una unidad de información de protocolo de longitud variable (PDU – Protocol Data Unit - Messages) con un número de otros conceptos que incrementan grandemente la eficiencia del estándar. Múltiples MAC PDAs pueden ser concatenados en cadena para prevenir costos elevados en PHY. Adicionalmente, múltiples unidades de información de servicios (SDU- Services Data Unit) para el mismo servicio pueden ser concatenadas dentro de un solo MAC PDU, reduciendo la sobrecarga de encabezados MAC. La fragmentación permite SDUs muy largos para ser enviados a lo largo de los límites del marco para garantizar la calidad de servicio. La supresión del encabezado de carga puede ser usado para reducir la sobre carga causada por porciones redundantes de SDU.

La MAC usa un esquema pedido/respuesta de ancho de bando con auto corrección que elimina la sobrecarga y demora de acuses de recibo, permitiendo de manera simultanea mejor manejo QoS que en los esquemas tradicionales. Las terminales tienen una variedad de opciones disponibles para pedir ancho de banda dependiendo de QoS y los parámetros de tráficos de estos servicios. Ellos pueden ser sondeados individual o grupalmente. Ellos pueden pedir ancho de banda ya direccionada y hacer peticiones de más.

13

Tomado de: ATM Forum Technical Committee, Native ATM Service: Semantic Description

5.2.1. El Reto de la Interoperabilidad

En lo visto anteriormente vemos que la especificación es compleja pero muy capaz. Hay permisos para un número de capas físicas para diferentes bandas de frecuencia y regulaciones de frecuencia dependiendo de cada región. Existen características que permiten un sistema céntrico de direcciones IP o uno ATM dependiendo de las necesidades de los clientes. La especificación está diseñada para cubrir diferentes mercados desde negocios de alto ancho de banda hasta usuarios residenciales.

Por la abundancia de opciones disponibles, los desarrolladores deben tomar buenas decisiones dependiendo del proyecto que tengan en mente. Para tratar este tema WiMAX trabaja la figura de perfiles. El propósito de este sistema de perfiles es especificar cuales rasgos son obligatorios u opcionales para los diferentes escenarios MAC o PHY que son más probables que surjan en el desarrollo de sistemas reales. Sirviendo esto para trabajar en un mercado específico.

En el pasado no hubo trabajo en equipo en IEEE 802.16 para la creación de especificaciones de prueba, estas no existen en el momento, siendo esta una deficiencia de WiMAX. Las pruebas son necesarias para:

• Asegurar que equipos y sistemas cumplen con el estándar

• Garantizar que los equipos de diferentes proveedores sean probados en la misma forma, con la misma interpretación del estándar, incrementando la interoperabilidad de los equipos

• Permitir el manejo de pruebas independientes, dando mayor credibilidad a los dos ítems anteriores14

Esta iniciativa de especificación de pruebas es un área donde ETSI tiene un proceso oficial, el cual es más completo que el de IEEE. ETSI sigue las guías de las series ISO/IEC 9646.

14

5.2.2. Tabla Resumen de Características del Estándar 802.16 (Wimax)

El estándar IEEE 802.16 hace referencia a un sistema BWA (Broadband Wireless Access) de alta tasa de transmisión de datos y largo alcance (hasta 50 Kms.), escalable, y que permite trabajar en bandas del espectro tanto "licenciado" como "no licenciado". El servicio, tanto móvil como fijo, se proporciona empleando antenas sectoriales tradicionales o bien antenas adaptativas con modulaciones flexibles que permiten intercambiar ancho de banda por alcance.

802.16 802.16ª/ 802.16e

Espectro 10 - 66 GHz < 11 GHz < 6 GHz

Funcionam iento Solo con visión

directa

Sin visión directa (NLOS)

Sin visión directa (NLOS)

Tasa de bit 32 - 134 Mbps con

canales de 28 MHz Hasta 75 Mbps con canales de 20 MHz Hasta 15 Mbps con canales de 5 MHz Modulación QPSK, 16QAM y 64 QAM OFDM con 256 subportadoras QPSK, 16QAM, 64QAM

Igual que 802.16a

Movilidad Sistema fijo Sistema fijo Movilidad pedestre

Anchos de banda 20, 25 y 28 MHz Seleccionables entre 1,25 y 20 MHz

Igual que 802.16a con los canales de subida para ahorrar potencia Radio de celda típico 2 - 5 Km. aprox. 5 - 10 Km. aprox. (alcance máximo de unos 50 Km.) 2 - 5 Km. aprox.

Tabla 1 – Estándar WiMAX.15

15

5.2.3. Propagación con visión directa (LOS) vs. Propagación sin visión directa (NLOS).

El canal de radio de un sistema de comunicación inalámbrica es con frecuencia descrito como LOS o NLOS. En una conexión LOS, una señal viaja sobre un camino directo y sin obstrucciones desde el transmisor hasta el receptor. Esto requiere que la mayoría de la zona Fresnel (en comunicaciones ópticas y de radio, es uno de un número de elipsoides concéntricas de revolución, el cual define el volumen de una apertura circular, nombrado por el físico Agustín-Jean Fresnel) esté libre de cualquier obstrucción, mire la figura 2. La claridad Fresnel es requerida dependiendo de la frecuencia operante y la distancia entre las locaciones del transmisor y del receptor.

Figura 2 – Zona Fresnel.16

En una conexión NLOS, una señal alcanza al receptor por medio de reflejos, diseminaciones y difracciones. Las señales que llegan al receptor consisten en componentes que llegaron de forma directa, reflejadas, energía diseminada y por propagación difractada. Estas señales tienen diferentes tiempos de espera en la propagación, atenuación, polarizaciones y estabilidad relativa en la forma directa.

16

Figura 3 - Propagación NLOS.17

Hay varias ventajas para hacer instalaciones NLOS. Por ejemplo, los estrictos requerimientos de planeación y restricciones en la altura de las antenas con frecuencia no permiten a la antena ser posicionada para LOS. Para instalaciones de gran escala de celular, donde la reutilización de la frecuencia es crítica, bajar la antena es ventajoso para reducir la interferencia de canales entre celdas adyacentes. La tecnología NLOS también reduce los costos de instalación. La tecnología NLOS y los rasgos mejorados en WiMAX hacen posible usar un equipo local en el interior de las viviendas por parte de los consumidores (CPE Customer Premises Equipment). Esto tiene dos retos importantes, primero superar las perdidas de penetración en edificios y segundo, cubrir distancias razonables con fuerzas de transmisión más bajas y las ganancias de antena que están usualmente asociadas a este tipo de servicios. WiMAX hace esto posible, y la cobertura NLOS puede ser mejorada mediante el apalancamiento de las capacidades opcionales de WiMAX.

17

Figura 4 - Locación CPE.18

5.2.4. Aplicaciones móviles, portátiles, nómadas y fijas

Para satisfacer los requerimientos de los dos tipos de acceso, se han definido dos versiones de WiMAX. La primera está basada en IEEE 802.16-2004 y está optimizada para acceso fijo y nómada. Los productos iniciales certificados con WiMAX Forum estarán basados en esta versión de WiMAX. La segunda versión esta diseñada para soportar portabilidad y movilidad, y estará basada en la enmienda IEEE 802.16e para el estándar. La tabla 2 muestra como WiMAX apoya diferentes tipos de acceso y sus requerimientos.

Definición Dispositivos Locaciones / Velocidad

801.16-2004

801.166

Acceso fijo CPEs

exteriores e interiores Único / estacionario Sí Sí Acceso nómada CPEs interiores y tarjetas PCMCIA Múltiple / estacionario Sí Sí Potabilidad PCMCIA para portátiles o mini tarjetas Múltiple / velocidad del caminante No Sí Movilidad sencilla PCMCIA para portátiles o Múltiple / Baja velocidad No Sí 18

mini tarjetas, PDAs o teléfonos inteligentes vehicular Movilidad total PCMCIA para portátiles o mini tarjetas, PDAs o teléfonos inteligentes Múltiple / alta velocidad vehicular No Sí

Tabla 2 – Tipos de acceso hacia una red WiMAX

Los primeros productos certificados por el WiMAX Forum estarán disponibles a finales de 2005 y permitirán los primeros servicios de banda ancha inalámbrica basadas en IP que ofrecen ambos tipos de acceso (fijo y nómada) para aplicaciones punto a punto (PTP) y punto a multipunto (PMP). El soporte para portabilidad y movilidad será incluido tiempo después. El WiMAX Forum espera que los primeros productos que apoyen la movilidad estén disponibles en el primer trimestre de 2007.

5.3. Antecedentes de WiMAX

En las redes inalámbricas hay dos tecnologías que son anteriores a nuestro tema de estudio, estas son: Bluetooth y Wi-Fi. Una descripción de ellas, al igual que el complemento que ofrece Wi-Fi y WiMAX lo veremos en el desarrollo de este capítulo.

5.3.1. Introducción a redes inalámbricas y IEEE 802.11

Una LAN (Local Area Network, red de área local) inalámbrica está diseñada para proveer acceso a una red independiente de su localización entre dispositivos computacionales mediante el uso de ondas de radio más que infraestructura de cableado [IEEE 802.11 paper técnico sobre LANs inalámbricas].

En las empresas corporativas, las LANs inalámbricas (WLAN, Wíreless Local Area Networks, redes de área local inalámbrica) o Wi-Fi son usualmente implementadas como el vínculo final entre las redes existentes conectadas y un grupo de computadores clientes, dándoles a estos usuarios acceso inalámbrico a todos los recursos y servicios de la red corporativa a través de un edificio o la ubicación de un campus.

La especificación 802.11 como un estándar para las redes inalámbricas fue ratificada por el IEEE en el año de 1997. Esta versión provee tasas de información entre 1 y 2 Mbps y establece métodos de señalización fundamentales y otros servicios.

Figura 5 - IEEE 802.11 y el modelo ISO.

La mayor motivación y beneficio de una LAN inalámbrica es el incremento en la movilidad. Desatada de conexiones de red convencionales, los usuarios de red pueden moverse casi sin restricción y acceso a la LAN desde casi cualquier sitio.

La otra ventaja constituye la baja en los costos para medio ambientes dinámicos, instalaciones en edificios viejos y estructuras de paredes sólidas;

gracias a los pequeños costos de instalación y conexión por dispositivo y usuario. WLANs liberan a los usuarios de la dependencia de acceso a puntos fijos, dando acceso en cualquier momento y lugar.

Wi-Fi, es una marca registrada para conjuntos de estándares de compatibilidad de productos que trabajen para las WLAN. Wi-Fi fue diseñado con la intención de permitir a los dispositivos móviles, tales como: computadores portátiles, cámaras digitales y asistentes digitales personales (PDAs), conectarse a las redes de área local, y ahora son con frecuencia usados para acceso a Internet y teléfonos que utilizan voz sobre IP de manera inalámbrica. Los computadores de escritorio también usan Wi-Fi, permitiendo a las casas y oficinas estar interconectadas sin costos excesivos de cableado. La marca registrada Wi-Fi es controlada por la Wi-Fi Alliance (antes conocida como la alianza de compatibilidad de ethernet inalámbrica), esta organización se encarga de probar y certificar el equipo que cumpla con los estándares IEEE 802.11. Bajo este estándar se han desarrollado cuatro variaciones, las cuales veremos a continuación.

Especificación Velocidad Frecuencia Com patible con

802.11b 11 Mb/s 2.4 GHz B

802.11ª 54 Mb/s 5 GHz A

802.11g 54 Mb/s 2.4 GHz b, g 802.11n 100 Mb/s 2.4 GHz b, g, n

Tabla 3 – Especificaciones Wi-Fi.

En la mayoría del mundo, las frecuencias usadas por Wi-Fi no requieren licencias de las compañías reguladoras locales. Sin embargo deben tener espacios alrededor de 22 MHz entre canales para que no se solapen. También la fuerza de los trasmisores está limitada, al igual que la efectividad de energía irradiada. Este tipo de tecnología esta prestando servicio de acceso a Internet de forma comercial en: Estados Unidos (aeropuertos, cafés, universidades, FedEx, McDonalds con las compañías Boingo, Wayport e iPass), India

(hoteles, centros comerciales y oficinas de gobierno con la compañía Sify), Brasil (en Sao Paulo, con la compañía Vex), Irlanda (Eircom), etc.

5.3.2. Ventajas de Wi-Fi

• A diferencia de los sistemas de radio de paquete (usados para construir redes inalámbricas en forma amateur), Wi-Fi usa espectro de radio sin licencia y no requiere aprobación para su utilización individual.

• Permite a las redes de área local ser utilizadas sin cableado, reduciendo potencialmente los costos de expansión y desarrollo de una red. Al igual que edificios históricos ó exteriores pueden usar LANs inalámbricas. • Estos productos se consiguen ampliamente en el mercado. Siendo ínter

operables en un nivel básico de servicio.

• Los precios han bajado considerablemente por la competencia del mercado.

• Muchas redes Wi-Fi permiten el cambio de un punto a otro, dejando que el usuario se pueda mover alrededor de un área o edificio.

• Muchos puntos de acceso soportan varios grados de encripción para proteger la intercepción del tráfico.

• Wi-Fi es un conjunto de reglas globales, a diferencia de los celulares, el mismo cliente trabaja en diferentes países, salvo una pequeña configuración.

5.3.3. Desventajas de Wi-Fi

• El uso de banda de 2.4 GHz no requiere licencia, lo cual causa que se produzca interferencia con otras fuentes, incluyendo la que deja el equipo fuera de funcionamiento. Las especificaciones 802.11b y 802.11g usan el espectro 2.4 GHz, el cual es usado con otros equipos como dispositivos Bluetooth, hornos microondas, teléfonos inalámbricos (900 MHz hasta 5.8 GHz), dispositivos de envío de video, entre otros.

• La legislación no es consistente alrededor del mundo, permitiendo algunas un mayor número de canales y otras restringiendo los mismos. • Los puntos de acceso cerrado pueden interferir con los abiertos en la

misma frecuencia, impidiendo el uso por parte de otros usuarios.

• El consumo de energía es bastante alto comparado con otros estándares, haciendo la vida de la batería y su calentamiento una preocupación.

• También la seguridad es un asunto prioritario, WEP (su primer sistema de encripción, Wired Equivalent Privacy), tuvo problemas y fue reemplazado por WPA (Wi-Fi Protected Access), el cual es más fuerte pero necesita de su correcta adopción.

5.3.4. WiMAX vs. Wi-Fi

Ya que las redes IEEE 802.16 usan el mismo controlador de vínculo lógico como otras LANs y WANs, puede ser comunicado y enrutado con estas. Un aspecto importante es que IEEE 802.16 define una capa MAC sobre la cual se pueden poner múltiples capas físicas. Esto es importante para que los desarrolladores de equipo puedan diferenciar sus ofertas; por esta razón es llamado “la estructura para la evolución de la red de banda ancha”. Puede ser descrito como un intento por poner muchas tecnologías para servir muchas necesidades en un mismo espectro.

La MAC es significativamente diferente de la de Wi-Fi (y ethernet del cual deriva Wi-Fi). En Wi-Fi, la ethernet usa acceso de contención – todos los usuarios esperan por la atención del AP en el punto de acceso sobre una base aleatoria. Esto puede causar que nodos distantes del AP sean interrumpidos continuamente, por nodos más cercanos. En contraste, la MAC 802.16 sólo debe de competir una vez (entrada inicial a la red), después el hueco de tiempo es asignado a este y no le es removido. Este algoritmo de tiempo es estable aún con sobrecargas, y también permite a la estación central controlar la

calidad del servicio, balanceando las asignaciones entre las necesidades de las estaciones suscritas.

Existe ahora la posibilidad de operar en modo de estación base y de estación suscriptor. WiMAX ofrece mayor poder de encripción y ancho de banda, conexión sin línea de vista.

5.3.5. Bluetooth

Es una especificación industrial para PANs (redes de área personal inalámbrica). Bluetooth provee una forma de conectar e intercambiar información entre dispositivos como PDAs (asistentes digitales personales), teléfonos móviles, computadores portátiles, computadores de escritorio, impresoras y cámaras digitales, por medio de un rango de frecuencia de radio disponible globalmente y de bajo costo.

Figura 6 - Un teléfono móvil de tecnología Bluetooth.

Bluetooth es un estándar de radio diseñado primariamente para bajo consumo de energía, con un rango corto (dependiendo de la energía: 10 centímetros, 10 metros, 100 metros y hasta 400 metros), y con un microchip de bajo costo en cada dispositivo.

Bluetooth le permite a estos dispositivos hablar uno con el otro cuando entran en su rango, aunque no estén en el mismo cuarto, mientras que estén alrededor de 100 metros de distancia, dependiendo de la clase de energía que maneja el producto. Los productos están disponibles en una de estas tres clases de energía:

1. Clase 1: 100 mW, tiene el rango más alto, hasta 100 metros.

2. Clase 2: 2.5 mW, el más común, permite transmisión en una distancia de 10 metros.

3. Clase 3: 1 mW, poco comunes, permite transmisión de 10 centímetros a 1 metro.

5.3.6. Aplicaciones Bluetooth

Figura 7 - Ratón Bluetooth.

La interconexión inalámbrica entre equipos de escritorio y computadores portátiles, o computadores de escritorio con espacio confinado y donde un pequeño ancho de banda es requerido.

• Teléfonos celulares que se conectan con computadores, PDAs y específicamente dispositivos manos libres. El estándar también incluye el soporte para redes LAN inalámbricas.

• Transferencia de archivos (imágenes, mp3, etc.) entre celulares, PDAs y computadores mediante OBEX (Object Exchange, protocolo de comunicaciones que facilita el envío de objetos binarios).

• Algunos reproductores mp3 y cámaras digitales transfieren de y hacia computadores.

• Aplicaciones médicas

• Algunos receptores GPS transfieren información NMEA (especificación eléctrica y de datos para comunicación entre electrónica marina y GPS) • Kits para auto. Acura fue el primer auto en traer tecnología manos libres a su modelo 2004 Acura TL. Tiempo después BMW agrego este como opción a sus series de vehículos. Este kit le permite trabajar con aparatos compatibles con esta tecnología como teléfonos celulares.

5.4. Desarrollo tecnológico de WiMAX

13 compañías de todo el mundo están ahora desarrollando las primeras redes WiMAX basadas sobre tecnología Intel, entregando acceso con gran ancho de banda a negocios y residencias desde Alemania hasta Guatemala. 11 más se están preparando para iniciar operaciones para finales de este año.

Por el éxito de las pruebas echas sobre WiMAX alrededor del mundo, las compañías están trabajando en ciudades al igual que en comunidades rurales, permitiendo a estas redes alcanzar sitios donde previamente era imposible o demasiado costoso poder proseguir en la instalación.

Scott Richardson director general de la división de ancho de banda inalámbrico de Intel dice “Como WiMAX va ganando impulso en desarrollos completos, hogares y negocios ganan con la facilidad y poder del bajo costo efectivo de las redes inalámbricas. Ahora estamos entregando la promesa de WiMAX – alta

velocidad, acceso de ancho de banda inalámbrico de costo efectivo a negocios y consumidores en ciudades y suburbios alrededor del mundo”.

En colaboración con Intel, y usando equipo basado en la interfaz Intel PRO/Wireless 5116 broadband, las redes comerciales han sido implementadas por las siguientes compañías:

Altitude Telecom (France), AXTEL (Mexico), BEC Telecom, S.A. (Dominican Republic), Dedicado (Uruguay), Globe/Innove (Filipinas), Iberbanda (España), Irish Broadband (Irlanda), SferaNET (Polonia), Mikkelin Puhelin Oyj  and Savonlinnan Puhelin Oy (Finlandia), Telgua (Guatemala), Ukrainian High Technologies (Ukrania) y WiMAX Telecom (Austria y Slovakia).

Estos desarrollos permiten un rango de usuarios, desde acceso básico de alta velocidad para casas, a telefonía Internet, conectividad de negocios y apoyo para escuelas y entidades oficiales. Por ejemplo:

• Voz sobreIP (VoIP) servicios ofrecidos por BEC Telecom, iniciando en Santo Domingo, Republica dominicana creciendo alrededor del país. Mientras que WiMAX Telecom está ofreciendo VoIP a usuarios caseros en Burganland, Austria.

• Aplicaciones residenciales y pequeños negocios ahora tienen acceso de alta velocidad en Internet, por AXTEL en Monterrey, México y Dedicado en Montevideo, Uruguay y por Globe/Innove en Cavite, Filipinas y Iberbanda en Andalucía y Cataluña, España.

• Las escuelas y oficinas gubernamentales pueden ahora beneficiarse del acceso de alta velocidad en áreas como Dublín, Irlanda, mediante un contrato con Irish Broadband, y en Polonia, donde SferaNet está ofreciendo servicios WiMAX a la seguridad pública, gobierno local y escuelas.

Además, muchas compañías están en el proceso de desarrollar redes WiMAX que se espera estén operando a finales del año 2005. Estas son: Americatel

Peru S.A. (Perú), Call Plus (Nueva Zelanda), Chunghwa Telecom Co. Ltd. (Taiwan), DBD Deutsched Breitband Dienste GmbH (Alemania), Digicel (Caribe), Entel (Chile), Ertach (Argentina), Integrated Telecom Company (Saudi Arabia), Next Mobile (Filipinas), and Taiwan Fixed Networks (Taiwan) y VeloCom (Argentina).

Las nuevas redes WiMAX proveerán de servicio usando equipo de: Airspan, Alcatel, Alvarion y Redline Communications.

Este impulso está tomando con fuerza a Asia, en donde el gobierno de Taiwán espera invertir 12 millones de dólares en esta tecnología, al igual que la campaña de Intel para gran ancho de banda, en asocio con gobiernos, reguladores de telecomunicaciones, y agencias de educación, salud y agricultura para incentivar su desarrollo en el sudeste asiático.

6. DISEÑO DE UNA RED WIM AX

Una vez un operador ha considerado los aspectos financieros y de negocio, un diseño preliminar se requiere. Así se pueden determinar los costos en términos de equipo y arquitectura.

Este diseño debe incluir lo siguiente:

• Un resumen de los objetivos de la red, metas, expectativas, ventajas y retos desde la perspectiva del usuario y su arquitectura. Esta visión debería incluir consideraciones de ancho de banda, posibilidades de conexión, selección de frecuencia, número de sitios y sectores, tipo de sistemas recomendados, etc.

• El diseño del documento incluiría un plano completo con un listado detallado de partes, mostrando los proveedores apropiados para: los puntos de acceso, el cableado, unidades de poder de emergencia, antenas, interruptores, conectores, jumpers, etc.

• Un costo con todo incluido, adquisición del sitio, ingeniería, pruebas, entrenamientos, optimización del sitio.

• Un análisis detallado para cada vínculo en la red incluyendo cálculos para perdidas de espacio, conectores y cables, disponibilidad de conexión (por ejemplo 90.999%).

• Resultados de análisis de espectro de ruido que fueron desarrollados durante el estudio son necesarios para determinar la base para los niveles de fuerza aceptables de señal.

• Las bases de las torres, las verjas de los tanques de agua o las medidas escalares, para montar las abrazaderas apropiadas.

• Análisis de propagación multipunto específico de hardware con estimados cubiertos sobrepuestos sobre imágenes satelitales, estos mapas pueden ser usados más tarde para mostrar el potencial de posibles usuarios. También para mostrarles si están incluidos o no en la cobertura al poner está información en un sitio Web.

Para realizar un caso de negocios es indispensable mirar a los tres componentes de CAPEX (Capital expenditures, gastos de capital para adquirir o actualizar equipo físico) separadamente:

• Equipo primario para el cliente • Infraestructura de la estación básica