IMPORTANT: Per accedir als fitxer de subversion: http://acacha.org/svn (sense password). Poc a poc s'aniran migrant els enllaços. Encara però funciona el subversion de la farga però no se sap fins quan... (usuari: prova i la paraula de pas 123456)

Sistemes sense fils

Sistemes radioterrestres

  • Ones electromagnètics que es propaguen a velocitats properes a les de la llum:
  • Ona curta (velocitats de Mhz): Radio i Televisió.
  • Microones (velocitats de Ghz): Telefonia mòbil.
  • Transmissions via satèl·lit: velocitats de fins a 100Ghz.
  • Molt car posar un satèl·lit en orbita.
  • Hi ha un retard notable.
  • GPS (Global Positioning System).
  • Sistemes per a xarxes informàtiques:
  • Bluetooth i infraroigs: utilitzats en les modernes xarxes personals (PAN).
  • WIFI: aquest sistema és el que veurem en aquesta unitat didàctica.
  • WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access):
  • Sistema orientat a proporcionar accés a Internet.

WiMAX

Interoperabilitat mundial per a l'accés per microones.

  • IEEE 802.16 MAN (Metropolitan Area NetWork).
  • Similar a WI-FI.
  • Norma de transmissió per ones electromagnètiques.
  • Cobertura de fins a 48Km.
  • Velocitat de fins a 70Mbps.
  • WiMax és un concepte paregut a WIFI però dissenyat específicament per a donar més cobertura i ample de banda.
  • Orientat a oferir accés a Internet allà on no arriba el cable.
  • Iberbanda és un operador espanyol que ofereix accés a Internet mitjançant aquesta tecnologia.

WI-FI vs WiMAX

Exemple.jpg

WI-FI

Què és WI-FI?

  • WI-Fi és una marca registrada utilitzada per denominar la popular tecnologia sense cables utilitzada en xarxes informàtiques.
  • Actualment l'ús de WI-Fi està molt expandit i el trobem en xarxes SoHo, dispositius mòbils, consoles, impressores i altres perifèrics de xarxa.

IMPORTANT: No podem anomenar WI-FI a tot les tecnologies sense fils. Com veurem, WIFI fa referència a una tecnologia molt concreta.

  • Concretament, WI-FI és refereix a les diverses tecnologies de l'estàndard IEEE 802.11 (802.11n, 802.11b, 802.11g, 802.11a...).

WI-FI Alliance

  • És una associació sense ànim de lucre, amb més de 300 membres (empreses del sector de les telecomunicacions).
  • Té com a objectiu promocionar l'ús de les xarxes sense fils (WLAN).
  • Propietaris del logo WIFI.
  • Certifiquen productes WIFI.

Avantatges i inconvenients

Avantatges

  • Comoditat. Facilita la instal·lació de xarxes.
  • Estàndard mundial (telefonia mòbil no).
  • Accés a Hotspots de tot el món.

Inconvenients

  • Menor velocitat que les xarxes amb cable:
  • 100Mbps (LAN) vs 54Mbps (WAN màxim teòric).
  • La pèrdua de velocitat es deguda al fet d'utilitzar un medi compartit (aire). No és tant adequat (compartir, interferències, etc.).
  • Menys seguretat. El medi és compartit i és més fàcil que tercers obtinguin informació de la WLAN. Les clau WEP no són segures.
  • No és pot controlar fàcilment l'àrea de cobertura.
  • No és compatibles amb altres tecnologies sense fils: Bluetooth, GPRS, UMTS, etc.

Estàndards WIFI. IEEE 802.11

NOTA: IEEE 802.11 és un conjunt d'estàndards per a les xarxes sense fils (WLAN)

Desenvolupat per l'IEEE 802. Són els mateixos que desenvolupen els estàndards de xarxes LAN/MAN.

2 freqüències de treball:

  • 2.4 Ghz i 5 Ghz (bandes públiques a tot el món).

Versions

  • IEEE 802.11 (legacy, 1997). Primer sistema WI-FI (1-2 Mbps) per infrarojos.
  • Aplicacions metges.
  • Va ser substituït ràpidament per b. Obsolet.
  • IEEE 802.11a. Del 1999. En la banda dels 2.4Ghz.
  • Variant de b que treballa a 5Ghz. Incompatible amb b.
  • Pocs productes en el mercat per problemes tècnics.
  • IEEE 802.11b (1999). Velocitats de 11 Mbps. És la tecnologia més utilitzada juntament amb g.
  • IEEE 802.11g (2003). Velocitat màxima de 24.7 Mbps.
  • A 2008 el més popular. Banda molt ocupada.
  • IEEE 802.11n. És la nova tecnologia.
  • Utilitza les dos bandes (2,4 i 5).
  • Estàndard no aprovat però ja hi han productes al mercat.

Exemple.jpg

Arquitectura d'una WLAN

Estacions

Dispositius amb interfície sense fils.

Medis de comunicació (canals)

Punts d'accés sense fils (PA)

També coneguts com a WAP (Wireless Acces Point).

Fa la funció de pont entre dos xarxes amb nivells d'enllaç similars però diferents. Pont LAN-WAN.

Converteix les trames d'una xarxa a l'altre.

Conjunt de serveis Bàsic. BSS (Basic Service Set)

Grup d'estacions que es comuniquen entre elles (WLAN).

NOTA: BSSID: És l'identificador (nom) d'una xarxa. Per exemple: WLAN_CASA.

ESS (Extended Service Set)

Conjunt de serveis estès: es la unió de diferents BSS.

BSA (Basic Service Area)

És la zona on es comuniquen les estacions d'una BSS.

SSID (Service Set Identifier) (Nom de la xarxa)

Inclòs a tots els paquets d'una xarxa Wi_FI per identificar-los. 32 caràcters alfanumèrics.

Tots els dispositius sense fils que es volen comunicar entre si han de tenir el mateix SID:

  • BSSID (Basic Service Set Identifier): xarxes ad-hoc.
  • ESSID (Basic Service Set Identifier): xarxes infraestructura.

NOTA: En la majoria de casos BSSID i ESSID seran sinònims.

Andrescorazon arquitecturaWLAN.png

Topologia. Xarxa amb infraestructura

Wireless infraestructure network

  • Necessiten d'un PA.
  • Topologia en estrella.

Similituds amb LAN

  • Les LAN commutades també necessiten infraestructura (switch).
Andrescorazon WLANinfraestructure.png

Topologia. Xarxa Ad-hoc

Wireless Ad-hoc network

  • Es caracteritzen per no necessitar d'infraestructura per a establir una comunicació entre estacions.
  • Topologia mallada (també anomenada mesh).

Similituds amb LAN

  • Similars a les LAN per coaxial. No necessiten de dispositius específics per connectar màquines.
Andrescorazon WLANad-hoc.png

Maquinari Linux

Suport WIFI

  • Més important que el fabricant de la targeta WIFI és el chipset que incorpora.
  • Moltes companyies no fan els seus propis xips. Llicencien altres xips:
  • Hi han controladors que només estan fets per a Windows:
  • Abans de comprar maquinari sempre cal informar-se.

Canals WIFI

channel frequency
(MHz)
North America
Japan Most of world
1* 2412 yes yes yes
2 2417 yes yes yes
3 2422 yes yes yes
4 2427 yes yes yes
5* 2432 yes yes yes
6 2437 yes yes yes
7 2442 yes yes yes
8 2447 yes yes yes
9* 2452 yes yes yes
10 2457 yes yes yes
11 2462 yes yes yes
12 2467 no yes yes
13* 2472 no yes yes
14 2484 no 11b only no
*With 802.11g and newer only the channels 1, 5, 9, and 13 shall be used
in order to obey the non-overlapping 20 MHz OFDM channel scheme
borrowed from 802.11a.

Potència de la senyal

Les potències s'expressen en Watts.

dBm

dBm=10xlog(P/1mW)

  • Mesura utilitzada per mesurar potència en telecomunicacions.
  • És una mesura que compara una senyal amb la senyal de referència 1mW:
  • ...
  • -20dBm = 10 μW = 0,01mW
  • -10dBm = 100 μW = 0,1mW
  • 0 dBm = 1mW
  • 10 dBm = 10 mW
  • 20 dBm = 100 mW
  • 30 dBm =1 W = 1000 mW

PIRE: Potencia Isotropica Radiada Equivalente

Elements d'un radio enllaç
Potència vs Distància

Zona de Fresnel

Alguns càlculs
Alguns càlculs
  • FSL: Free Space Loss

Potència i qualitat de la senyal

La potència d'emissió ve donada per l'antena (guany)

  • Una antena millor no fa que vagi més ràpida la xarxa.
  • Sí que augmenta la cobertura.
  • La velocitat (transfer rate) s'ajusta amb la distància.

Les potències són de l'ordre dels mW- W

  • Potències baixes que varien segons el tipus d'antena.

Llindar mínim de recepció

  • Hi ha una potència mínima rebuda necessària per tal de poder comunicar-se.
  • Aquesta potència ha de ser superior al soroll de l'aire i per tant és el soroll el que determina aquest llindar.

Llindar típic de recepció (nivell de soroll)

  • -60 dBm (1nW) i -80dBm (100 pW) Noise Level
  • La senyal ha d'estar 10dBm per sobre del soroll com a mínim
  • El 100% de qualitat és quan la senyal rebuda és igual a l'emesa per l'antena

Potències

Hi ha una potència adequada i una antena per a cada banda segons la distància i el tipus antena:

  • Direccional:
  • 2,4 GHz
  • Fins a 1 km, antena de 8dB.
  • De 1 a 3 km, antena de 14dB.
  • De 3 a 8 km, antena de 19dB.
  • Distàncies més grans --> antena de 24dB o més.
  • 5GHz. És més recomanable per enllaços de més de 4 Km
  • Fins a 1 km, antena de 12dB.
  • De 1 a 6 km, antena de 19 o 21dB.
  • De 6 a 12 km, antena de 24dB.
  • Distàncies més grans --> antena de 26dB o més (parabòliques).
  • Sectorials i omnidireccionals:
  • Màxim de 17-19db amb equips emissors de menys de 100mW.

Qualitat de la senyal

SNR (Signal Noise Ratio)

  • El SNR és la relació senyal soroll i és un indicador de la qualitat de la senyal.
  • Si la senyal és molt més potent que el soroll aleshores el SNR és alt i la qualitat és bona.
  • Si la senyal té una potència similar al soroll, aleshores el SNR és baix.
  • SNR =0 --> Soroll i senyal tenen la mateixa potència.
  • SNR=10 --> La senyal és 10 vegades més potent.
  • SNR=20 --> La senyal és 100 vegades més potent.
  • SNR=30 --> La senyal és 1000 vegades més potent.

SNR=Potència de la senya(dBm)–Potència del soroll(dBm)

NOTA: SNR: Potència de la senyal (dBm) - Potència del soroll (dBm)

Nivell físic WIFI

En el cas de les xarxes sense fils no podem parlar de connectors sinó que parlem d'ANTENES de RADIACIÓ.

  • Els cables que connecten la targeta de xarxa amb l'antena s'anomenen pigtails (cua de porc).
Pigtail (Cua de porc)

Antenes

Són uns transductors específics.

  • Transformen senyals elèctriques en ones electromagnètiques.
Exemples diferents antenes

Direccionals

Utilitzades per fer un enllaç punt a punt (connectar dos nodes wifi remots).

  • Les més típiques són les antenes de rajola:
  • Força assequibles (30€ aprox.)
  • N'hi han de la banda de 2.4Ghz i de la banda de 5Ghz i de diferents guanys. No es poden combinar antenes de diferents bandes.
  • Antenes parabòliques:
  • Més cares (150-300€). Útils per a distàncies més grans.
  • Complicades d'encarar (molt sensibles).
  • Antenes de reixeta:
  • 80-200€. Distàncies mitjanes.

OmniDireccionals

  • Dipols
  • Són les més utilitzades en SoHo (Small Office Home Office).
  • Preus assequibles (4€ a 20€).
  • Rangs de cobertura limitats. Pensades per a interiors.
  • Alguns dipols són duals (2.4 i 5Ghz).
  • De pared
  • Normalment de millors característiques que els dipols. Interiors.
  • Externes
  • Preus entre 60€ i 200€.
  • Millors rangs de cobertura.
  • Baixa cobertura vertical (cobreixen una àrea a similar alçada).

Sectorials

  • Similars a les antenes de telefonia mòbil.
  • Cobreixen 120º. Es necessiten 3 antenes per cobrir els 360º.
  • Més cares (300€ en amunt).
  • Millor cobertura en distància i en alçada.
  • També n'hi han de la banda de 2.4Ghz i de la de 5Ghz.

Connectors

N - Navy (marina)

  • Connector més habitual en antenes de 2.4 Ghz.
  • Connector tipus rosca.
  • N-mascle
  • Extrems cables RF.
  • N-femella
  • Connectors de les antenes.
  • Estrany de trobar en targetes WIFI o punts d'accés.

SMA (Sub-Miniature Connect)

  • Connectors petits de rosca.
  • El més conegut és (RP-SMA) que és connector més utilitzat en targetes sense fils PCI.
  • RP-SMA femella
  • Connectors targetes PCI.
  • RP-SMA mascle
  • Connectors de les antenes tipus dipol.

Connector MC-card

  • Els connectors més petits
  • No són de rosca. Inserció per pressió. Delicats.
  • MC-mascle
  • Extrem del cable.
  • MC-femella
  • Alguns tipus de targetes sense fils com alguns PCMCIA.

Connectors UFL (hirose) (miniPCI)

  • Multitud de noms (hirose, MHF, I.PEX (IPAX) i AMC).
  • El nom més conegut és UFL o miniPCI.
  • S'utilitza en targetes sense fils miniPCI.

Cables

LMS

  • Fabricats per Times Microwave Systems.
  • Diferents diàmetres.
  • Altes pèrdues ---> cables curts. +1dB per metre (cal tenir en compte que els guanys de les antenes són d'entre 15-30dB).
  • [1]

Pigtails (cua de porc)

Són cables molt curts que connecten el xip de la targeta sense fils amb:

  • Antena: normalment de tipus dipol. Xip i antena estan molt a prop (targetes de xarxa wifi SoHo). Aproximadament < 0.5m
  • Connector + cable de radiofreqüència: si l'antena està més lluny cal utilitzar cable especials per evitar pèrdues. El pigtail és connecta a un cable de radiofreqüència d'aproximadament < 3-6m

Connector RP-SMA Hembra (esquerre) i connector MC-Card mascle (dreta).

Connectors N-mascle i RP-SMA mascle

  • Permet connectar una antena de rajola a una targeta PCI.

Connector UFL (Mini-PCI) (esquerre) y Conector N-Hembra (dreta)

  • Utilitzat per connectar targetes miniPCI a cables de RF.

POE. Power Over Ethernet

Permet aportar energia elèctrica mitjançant cables UTP.

  • Necessari en instal·lacions exteriors on no hi ha una font d'electricitat a prop.
  • Cal tenir en compte que també és necessita un alimentador (transformador).

Vegeu també

Enllaços externs