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IEEE 802.11 – Especificaciones del protocolo

ieee 802.11
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¿Ya conoces la familia WiFi? El IEEE 802.11 es una familia de estándares del protocolo de comunicaciones inalámbricas y fue publicada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) en 1997. Es el padre de todos los protocolos inalámbricos WiFi y de las WLAN.

A fin de entender mejor cómo funciona ésta familia de protocolos, a continuación especificamos una descripción de los protocolos IEEE 802.11, así como cada uno de los pertenecientes a su familia.

Ésta información es pública y la puedes encontrar en la información determinada en los Request For Comments (RFC) y es información pública. En éste lugar se encuentran todos los estándares establecidos, tanto protocolos de red, algoritmos de cifrado, pruebas de trabajo, entre otros definidos para internet y redes.

Los protocolos IEEE 802.11 (IEEE 802.11x, en donde “x” es la versión del protocolo buscado) son desarrollados por ingenieros especializados en base a los documentos descritos por el Internet Engineering Task Force (IETF), cuyo grupo de trabajo se concentra en definir los estándares de redes y comunicaciones que nos rigen en la actualidad.

Protocolo IEEE 802.11 (1997)

El estándar original IEEE 802.11 consiste en tener múltiples accesos y evitando las colisiones, para tener acceso a la red, es decir CSMA/CA. Esto se logra en las necesidad de tener velocidad alta de codificación (1 a 2 mBits por segundo) y con ello evitar las condiciones ambientales adversas.

Aún cuando fue un buen intento de crear una comunicación estándar inalámbrica, tuvo el desafío de interoperabilidad entre diferentes tipos de dispositivos, y quedó así obsoleto éste primer protocolo, sin embargo sus bases fueron la inspiración directa para otros protocolos de la familia IEEE 802.11.

ieee 802.11

IEEE 802.11a (Primera variante IEEE 802.11)

Éste estándar nació en 1999, y opera en la banda de 5 GHz, utilizando 52 subportadoras

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de OFDM) con una velocidad máxima de 54 Mbit/s. Tiene un alcance de 20 km. Es la primera variante del protocolo original IEEE 802.11.

Su velocidad de datos es desde 48, 36, 24, 18, 12, 9 hasta 6 Mbit/s. Dado que la banda de 2.4 GHz es muy utilizada entre la población en general, la banda de 5 GHz da una ventaja significativa a 802.11a, en donde éstas son absorbidas más fácilmente por paredes y otros objetos en su trayectoria por medio de una longitud de onda más reducida.

Otras ventajas: Su interferencia es menor y de mayor rendimiento.

IEEE 802.11b (Estándar 802.11 ampliamente usado)

El protocolo 802.11b nació en el 2000 y tiene una velocidad máxima de 11 Mbps y utiliza el mismo método de acceso definido por CSMA/CA. El estándar 802.11b funciona en la banda de 2.4 GHz. Debido a la alta demanda, en la práctica la velocidad máxima de transmisión con este estándar es de alrededor de 5.9 Mbit/s sobre el protocolo TCP y 7,1 Mbit/s sobre el protocolo UDP.

Ya que la banda de 2.4 GHz es ampliamente utilizada, frecuentemente experimenta interferencias.

IEEE 802.11c

Implementada en el 2009, proporciona una red de alto costo, que puede enlazar diferentes comunicaciones en el nivel de enlace de datos capa 2 del modelo OSI. Su velocidad es de 100 Mbit/s, su frecuencia 2.4 GHz y 5.4 GHz de Ancho de banda.

IEEE 802.11d

Nacido en 2001, es parte del protocolo IEEE 802.11 que permite el uso de redes locales por regiones geográficas internacionales. Así como el uso de diferentes canales.

IEEE 802.11e (Primer estándar IEEE 802.11 general)

Éste es el primer estándar de uso generalizado del estándar IEEE 802.11. Nacido en el 2005, hace uso de la Calidad de Servicio (QoS) para evitar colisiones e introduciendo nuevos mecanismos en la capa MAC. Con ésto se obtiene un mejor rendimiento para la transmisión en tiempo real de comunicaciones inalámbricas, por ejemplo Streaming de audio y de video.

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También incluye códigos de corrección de errores, coexistiendo el acknowledge y el no acknowledge.

IEEE 802.11f

Surge en el 2003. Es un protocolo de la familia IEEE 802.11 que no perduró. En realidad fue un intento para obtener la interacción entre diferentes puntos de acceso. Modifica la capa física y la capa de acceso al medio MAC.

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IEEE 802.11g

También surgido en Julio de 2003, es una actualización del protocolo 802.11b, en donde opera a 22Mbps con un ancho de banda de 2.4GHz. Es capaz de mantener comunicaciones hasta más de 50km, en donde se utiliza infraestructura de antenas parabólicas y torres de transmisión para las comunicaciones inalámbricas

IEEE 802.11h

Protocolo surgido en Octubre de 2003. Variación del IEEE 802.11 cuyo objetivo es resolver problemas existentes con radares y otros sistemas satelitales. Solución que logra al manejar dinámicamente su potencia de transmisión y frecu encia.

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Para manejar la frecuencia, utiliza DFS, cuya función es permitir un uso uniforme de los canales disponibles para la banda, evitando colisiones e interferencias. Para manejar la potencia de transmisión utiliza TPC, el cuál controla la potencia para los diferentes canales dentro de una región geográfica.

IEEE 802.11i (Estándar de seguridad IEEE 802.11)

Ésta es una variación del protocolo IEEE 802.11 que resuelve los problemas usuales de autenticación al implementar criptografía simétrica. El algoritmo AES y TKIP proporcionan ésta seguridad para las WLAN, creando una forma de protección más poderosa que la tradicional WEP, llamado WPA2 (WiFi Protected Access).

IEEE 802.11j

Variación del IEEE 802.11 cuyo funcionamiento es similar al definido por 802.11h, utilizado principalmente en el mercado japonés, funciona en las bandas de 5GHz.

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IEEE 802.11k

Protocolo IEEE 802.11 enfocado en las ondas de radiofrecuencia para transferir los datos. Su función es gestionar la radiofrecuencia utilizada por las redes inalámbricas WLAN, evitando en mejor medida la interferencia; sin embargo es altamente acoplado, ya que requiere que los conmutadores, puntos de acceso, adaptadores e infraestructura de las WLAN deben ser compatibles.

IEEE 802.11n (Estándar 802.11 ampliamente usado)

Ratificado en 2009, éste estándar es una variación de IEEE 802.11 que mejora la velocidad de transmisión de las comunicaciones hasta 600Mbps. Es altamente utilizado en los puntos de acceso doméstico, junto a los protocolos 802.11b y 802.11g.

Hace uso de MIMO (Multiple Input Multiple Output) para manejar los datos entrantes y salientes, así como la validación de paquetes, para evitar errores de coherencia. Así mismo utiliza SDM (Multiplexado de División Especial), el cual se encarga de transmitir datos simultáneamente y mejorando la capacidad de la capa física.

Otros protocolos IEEE 802.11

Existe una larga lista de protocolos IEEE 802.11 (Que llamamos IEEE 802.11x por la cantidad, la cual mejora las comunicaciones inalámbricas. Protocolos que manejan canales, diferentes frecuencias de señal y otras características añadidas como la seguridad.

Algunos de la familia de protocolos IEEE 802.11 son los siguientes: 802.11p, 802.11v, 802.11r, 802.11w, 802.11ac, 802.11ax. Al ser parte de la familia IEEE 802.11, merecen ser analizaremos en otro momento.

El monitoreo de redes es muy importante para validar la conectividad de las redes inalámbricas IEEE 802.11, y en ocasiones también tienen que ver directamente con los puntos de acceso. La base teórica de IEEE 802.11 nos da la idea de cómo funcionan los protocolos, los cuáles son la base para las interfaces de red en Linux y en cualquier sistema operativo.

Conclusiones

La familia de protocolos inalámbricos IEEE 802.11 está en constante renovación en búsqueda de nuevas tecnologías que permitan mejorar la conectividad y transmisión de datos entre diferentes nodos en la red.

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Debido a la alta aceptación entre el uso de tecnologías inalámbricas en forma generalizada en la población. IEEE 802.11, así como cualquier tecnología WiFi, son algunos de los protocolos más utilizados a nivel global, y nos ofrecen muchas bondades, con el objetivo de mejorar la conectividad a internet entre los diversos dispositivos.

IEEE 802.11 por lo tanto es una familia cambiante y por lo tanto es un proyecto en constante desarrollo por parte de la IETF y diversos centros de investigación a nivel mundial. Por lo tanto las nuevas investigaciones sobre variaciones en el protocolo hacen que las nuevas versiones tomen el nombre de IEEE 802.11 (con una “x” al final, que significa la versión del protocolo, y puede consistir en una o dos letras).

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