Lo básico que debe saber en redes inalámbricas

Teoría de antenas

¿Qué es una antena?

Una antena es un dispositivo cuya misión es difundir y/o recoger ondas radioeléctricas. Las antenas convierten las señales eléctricas en ondas electromagnéticas y viceversa.

Existen antenas de distintos tipos (ver tipos de antenas), pero todas ellas cumplen la misma misión: servir de emisor-receptor de una señal de radio. Cuando la comunicación fluye en ambas direcciones, se denomina bidireccional. Si dicha comunicación no se efectúa simultaneamente, sino alternativamente, se denomina comunicación semiduplex. Todas las comunicaciones dentro del ámbito WIFI son bidireccionales semiduplex.

La ganancia

La característica mas importante de una antena es la ganancia. Esto viene a ser la potencia de amplificación de la señal. La ganancia representa la relación entre la intensidad de campo que produce una antena en un punto determinado, y la intensidad de campo que produce una antena omnidireccional (llamada isotrópica), en el mismo punto y en las mismas condiciones. Cuanto mayor es la ganancia, mejor es la antena.

La unidad que sirve para medir esta ganancia es el decibelio (dB). Esta unidad se calcula como el logaritmo de una relación de valores. Como para calcular la ganancia de una antena, se toma como referencia la antena isotrópica, el valor de dicha ganancia se representa en dBi.

Relación señal ruido

Siempre que se emite o se recibe una señal de radio, lleva acoplada una señal de ruido. Obviamente, cuanto menor sea la relación de ruido con respecto a la señal, mas óptima se considerará la señal "valida". Incluso en las transmisiones digitales, se tienen que usar métodos de modulación que reduzcan el ruido y amplifiquen la señal de radio.

El resultado de dividir el valor de la señal de datos, por la señal de ruido es lo que se conoce como relación señal/ruido. Cuanto mayor es, mejor es la comunicación.

Se expresa en decibelios (dB), y en escala exponencial, lo que quiere decir que una relación señal ruido de 10 dB, indica que la señal es 10 veces mayor que la de ruido, mientras que 20 dB indica 100 veces más potencia.

Potencia transmitida

Se utiliza la unidad dBm (decibelios relativos al nivel de referencia de 1 milivatio). 1 mW es igual a 0 dBm y cada vez que se doblan los milivatios, se suma 3 a los decibelios. La radiación máxima emitida por una antena (que puede terminar muy por encima de los vatios de entrada), que admite la FCC en los EEUU es de 1 vatio (equivalente a 30 dBm). En Europa, el limite es de 250 mW (24 dBm).

En la siguiente tabla, se puede encontrar la conversión de decibelios a vatios.

dBm Vatios dBm Vatios dBm Vatios
0 1.0 mw 16 40 mW 32 1.6 W
1 1.3 mw 17 50 mW 33 2.0 W
2 1.6 mw 18 63 mW 34 2.5 W
3 2.0 mw 19 79 mW 35 3.2 W
4 2.5 mw 20 100 mW 36 4.0 W
5 3.2 mw 21 126 mW 37 5.0 W
6 4 mw 22 158 mW 38 6.3 W
7 5 mw 23 200 mW 39 8.0 W
8 6 mw 24 250 mW 40 10 W
9 8 mw 25 316 mW 41 13 W
10 10 mW 26 398 mW 42 16 W
11 13 mW 27 500 mW 43 20 W
12 16 mW 28 630 mW 44 25 W
13 20 mW 29 800 mW 45 32 W
14 25 mW 30 1.0 w 46 40 W
15 32 mW 31 1.3 w 47 50 W

Patrón de radiación

El patrón de radiación es un gráfico o diagrama polar sobre el que se representa la fuerza de los campos electromagnéticos emitidos por una antena. Este patrón varía en función del modelo de antena. Las antenas direccionales representan un mayor alcance que las omnidireccionales.

Existen 2 modelos de gráficos que representan este patrón: En elevación y Azimut. Muchos modelos de antenas incluyen entre sus características, este gráfico. Normalmente también se incluye un dato mas, que es la apertura del haz, que representa la separación angular entre los dos puntos del lóbulo principal del patrón de radiación. Se suele representar sobre un plano horizontal.

Polarización

Este dato nos indica la orientación de los campos electromagnéticos que emite o recibe una antena. Pueden ser los siguientes:

  • Vertical: Cuando el campo eléctrico generado por la antena es vertical con respecto al horizonte terrestre (de arriba a abajo).
  • Horizontal: Cuando el campo eléctrico generado por la antena es paralelo al horizonte terrestre.
  • Circular: Cuando el campo eléctrico generado por la antena gira de vertical a horizontal y viceversa, generando movimientos en forma de círculo en todas las direcciones. Este giro puede ser en el sentido de las agujas del reloj o al contrario.
  • Elíptica: Cuando el campo eléctrico se mueve igual que en caso anterior, pero con desigual fuerza en cada dirección. Rara vez se provoca esta polarización de principio, mas bien suele ser una degeneración de la anterior.

Tipos de antenas

Antenas omnidireccionales

Se les llama también antenas de fuste vertical. Se utilizan principalmente para emitir la señal en todas las direcciones. En realidad la señal que emite en es forma de óvalo, y sólo emite en plano (no hacia arriba ni hacia abajo).

Se suelen colocar en espacios abiertos para emisión todas las direcciones. También se usan en espacios cerrados. En caso de colocarlas en el exterior es conveniente colocarle un filtro de saltos de tensión, para evitar problemas con tormentas eléctricas. Son baratas, fáciles de instalar y duraderas. Su ganancia está en torno a los 15 dBi.

Antenas direccionales

Las antenas direccionales (o yagui), tienen forma de tubo. En su interior tienen unas barras de metal que cruzan el interior de ese tubo

La señal que emiten es direccional y proporciona una ganancia que oscila entre los 15 y los 21 dBi. Hay que enfocarla directamente al lugar con el que se quiere enlaza. Como todas las antenas exteriores hay que protegerla ante posibles descargas eléctricas.

Antenas de Sector

Al igual que las antenas omnidireccionales, su uso es para conexiones punto a multipunto. Estas sin embargo solo emiten en una dirección Su radio de cobertura está entre los 60 y los 180 grados

La ganancia de estas antenas es mejor que las omnidireccionales (aproximadamente 22 dBi), y permiten orientarlas hacia la dirección que mas interesa (incluso hacia arriba y hacia abajo)

Antenas de Panel

Se utilizan para conexiones punto a punto enfocadas. Son como pequeñas cajas planas y tienen una ganancia de hasta 22 dBi

Antenas Yagui

Las antenas yagui, (o direccionales) tienen forma de tubo. En su interior tienen unas barras de metal que cruzan el interior de ese tubo

La señal que emiten es direccional y proporciona una ganancia que oscila entre los 15 y los 21 dBi. Hay que enfocarla directamente al lugar con el que se quiere enlaza

Antenas Parabólicas

Las antenas parabólicas son las mas potentes que se pueden adquirir (hasta 27 dBi), por lo que son las mas indicadas para cubrir largas distancias entre emisor y receptor. Cuanta mayor ganancia tienen, mayor diámetro de rejilla

Antenas Dipolo

Este tipo de antenas, están mas indicadas para lugares pequeños, y mas concretamente para uso de Access Points (imagen 1). La ganancia de esas antenas oscila entre los 2 y los 5 dBi.

¿Qué significa SSID?

SSID es es nombre que se le da a la red inalámbrica para que todos los dispositivos la reconozcan. En principio, todos los equipos que estén bajo el mismo SSID, son "visibles" por todos. Es imprescindible que el SSID, sea distinto al que el aparato trae por defecto si queremos asegurar nuestra red.

¿Qué es modo infraestructura?

Se trata de una red inalámbrica gestionada a través de un ACCESS POINT (AP). Normalmente esta configuración está integrada dentro de una LAN convencional

¿Qué es un Access Point?

El punto de acceso es un elemento que proporciona una "conexión" transparente a dispositivos inalámbricos que estén dentro de una cobertura determinada. Permite agregar fácilmente y de una manera rápida otros dispositivos inalámbricos que amplían su cobertura y su operabilidad. Permite que una red LAN convencional sea ampliada a zonas inaccesibles. Al evitar el cableado, los ACCESS POINT (AP) ofrecen movilidad y diferenciación con respecto a las redes convencionales.

¿Qué es modo AD-HOC?

Una red wireless en modo Ad-hoc es un grupo de dispositivos inalámbricos conectados sin necesidad de un Access Point (AP) que gestione dicha red. En este caso la cobertura es mas limitada que en modo infraestructura

¿Se puede interceptar la señal wireless?

La transmisión wireless utiliza el espectro radio para su difusión, es decir funciona a través del aire. Eso quiere decir que si no se toman las medidas adecuadas, alguien que estuviese "escuchando" nuestra emisión con programas adecuados, podría descubrir datos transmitidos. Para proteger ese problema, la transmisión wireless tiene distintos sistemas de encriptado de los datos que dan la suficiente seguridad de nuestros datos. Actualmente todos los dispositivos inalámbricos disponen de al menos 2 sistemas de seguridad (WEP y WPA).

¿Qué protocolos se usan en las transmisiones wireless?

La tabla de protocolos wireless es la siguiente:

  802.11.b 802.11.g 802.11.a
Velocidad óptima 11 Mb 54 Mb 54 Mb
Velocidad real 7 Mb 38 Mb 30 Mb
Frecuencia 2,4 Ghz 2,4 Ghz 5 Ghz
Cobertura estimada* 100 m. 150 m. 20 m.
Uso de A.P.* Cada 80-100 m. Cada 80-100 m. Cada 30 m.
Coste A.P. (aprox.) 120 € 140 € 300 €
Coste tarjeta (aprox.) 75 €. 80 € 80 €

*Los datos de cobertura son variables dependiendo de muchos factores (paredes, desniveles, factores ambientales, etc), lo que obliga en cada caso a hacer un estudio de cobertura previo.

 

¿Qué es NAT?

NAT es el acronimo para Network Address Translation, propuesto y descrito en el RFC-1631, y es utilizado para resolver el problema del agotamiento de direcciones IP. Basicamente cualquier equipo que realice NAT, tiene una tabla consistente en pares de direcciones IP locales y una única dirección IP Global, a través de la cual puede "traducir" las direcciones IP locales en globales y viceversa.

 

¿Qué es una celda?

Es el área en la cual el radio de señal de un Access Point es lo suficientemente buena para que un nodo Wireless pueda conectarse con él.

 

¿Qué es la WECA?

La WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) se creó en 1999, para certificar la interoperabilidad de los productos WIFI y promover el estándar wireless. Todos los productos certificados por la WECA, llevan este anagrama

 

¿Qué es la zona Fresnel?

Se denomina zona Fresnel a la área (de forma elíptica) que sirve de propagación a una señal de radio. Esta zona se extiende por encima y por debajo de la línea recta entre el emisor y el receptor, y para que se considere util debe de mantener alrededor del 60% de esa zona totalmente libre de obstáculos.