Una red inalámbrica es una red informática que utiliza conexiones de datos inalámbricas entre nodos de la red . [1] Las redes inalámbricas permiten que los hogares, las redes de telecomunicaciones y las instalaciones comerciales eviten el costoso proceso de introducir cables en un edificio, o como conexión entre varias ubicaciones de equipos. [2] Las redes de telecomunicaciones administrativas generalmente se implementan y administran mediante comunicación por radio . Esta implementación tiene lugar en el nivel físico (capa) de la estructura de red del modelo OSI. [3]
Ejemplos de redes inalámbricas incluyen redes de telefonía celular , redes de área local inalámbricas (WLAN) , redes de sensores inalámbricos , redes de comunicación por satélite y redes de microondas terrestres . [4]
La primera red inalámbrica profesional se desarrolló bajo la marca ALOHAnet en 1969 en la Universidad de Hawaii y entró en funcionamiento en junio de 1971. La primera red inalámbrica comercial fue la familia de productos WaveLAN , desarrollada por NCR en 1986.
Los avances en la tecnología inalámbrica MOSFET (transistor MOS) permitieron el desarrollo de redes inalámbricas digitales . La amplia adopción de dispositivos RF CMOS ( CMOS de radiofrecuencia ), MOSFET de potencia y LDMOS (MOS de difusión lateral) condujo al desarrollo y proliferación de redes inalámbricas digitales en la década de 1990, con mayores avances en la tecnología MOSFET que llevaron a un aumento del ancho de banda en la década de 2000 ( Ley de Edholm ). [5] [6] [7] La mayoría de los elementos esenciales de las redes inalámbricas se construyen a partir de MOSFET, incluidos los transceptores móviles , módulos de estaciones base , enrutadores , amplificadores de potencia de RF , [6] circuitos de telecomunicaciones , [8] circuitos de RF y transceptores de radio , [7] en redes como 2G , 3G , [5] y 4G . [6]
Las redes de área personal inalámbricas (WPAN) conectan dispositivos dentro de un área relativamente pequeña, que generalmente está al alcance de una persona. [9] Por ejemplo, tanto la radio Bluetooth como la luz infrarroja invisible proporcionan una WPAN para interconectar unos auriculares a una computadora portátil. Zigbee también admite aplicaciones WPAN. [10] Las PAN Wi-Fi se están volviendo comunes (2010) a medida que los diseñadores de equipos comienzan a integrar Wi-Fi en una variedad de dispositivos electrónicos de consumo. Las capacidades de "My WiFi" de Intel y "Wi-Fi virtual" de Windows 7 han hecho que las PAN Wi-Fi sean más sencillas y fáciles de instalar y configurar. [11]
Una red de área local inalámbrica (WLAN) vincula dos o más dispositivos a corta distancia mediante un método de distribución inalámbrica, generalmente proporcionando una conexión a través de un punto de acceso para acceso a Internet. El uso de tecnologías de espectro ensanchado u OFDM puede permitir a los usuarios moverse dentro de un área de cobertura local y aún permanecer conectados a la red.
Los productos que utilizan los estándares WLAN IEEE 802.11 se comercializan con la marca Wi-Fi . La tecnología inalámbrica fija implementa enlaces punto a punto entre computadoras o redes en dos ubicaciones distantes, a menudo utilizando microondas dedicados o rayos de luz láser modulados sobre trayectorias de línea de visión . A menudo se utiliza en ciudades para conectar redes en dos o más edificios sin instalar un enlace cableado. Para conectarse a Wi-Fi mediante un dispositivo móvil, se puede utilizar un dispositivo como un enrutador inalámbrico o la capacidad de punto de acceso privado de otro dispositivo móvil.
Una red inalámbrica ad hoc, también conocida como red de malla inalámbrica o red móvil ad hoc (MANET), es una red inalámbrica formada por nodos de radio organizados en una topología de malla. Cada nodo reenvía mensajes en nombre de los demás nodos y cada nodo realiza el enrutamiento. [12] Las redes ad hoc pueden "autocurarse", redirigiéndose automáticamente alrededor de un nodo que ha perdido energía. Se necesitan varios protocolos de capa de red para realizar redes móviles ad hoc, como el enrutamiento por vector de distancia secuenciado por distancia, el enrutamiento basado en asociatividad , el enrutamiento por vector de distancia ad hoc bajo demanda y el enrutamiento de origen dinámico .
Las redes inalámbricas de área metropolitana son un tipo de red inalámbrica que conecta varias LAN inalámbricas.
Las redes inalámbricas de área amplia son redes inalámbricas que normalmente cubren grandes áreas, como entre pueblos y ciudades vecinas, o entre ciudades y suburbios. Estas redes se pueden utilizar para conectar sucursales de empresas o como sistema público de acceso a Internet. Las conexiones inalámbricas entre puntos de acceso suelen ser enlaces de microondas punto a punto que utilizan antenas parabólicas en la banda de 2,4 GHz y 5,8 GHz, en lugar de antenas omnidireccionales utilizadas con redes más pequeñas. Un sistema típico contiene puertas de enlace de estaciones base, puntos de acceso y relés de puente inalámbrico. Otras configuraciones son sistemas de malla donde cada punto de acceso actúa también como un relé. Cuando se combinan con sistemas de energía renovable, como paneles solares fotovoltaicos o sistemas eólicos, pueden convertirse en sistemas independientes.
Una red celular o red móvil es una red de radio distribuida en áreas terrestres llamadas celdas, cada una de las cuales cuenta con al menos un transceptor de ubicación fija , conocido como sitio celular o estación base . En una red celular, cada celda utiliza característicamente un conjunto diferente de frecuencias de radio de todas sus celdas vecinas inmediatas para evitar cualquier interferencia.
Cuando se unen, estas células brindan cobertura de radio en una amplia área geográfica. Esto permite que una gran cantidad de transceptores portátiles (por ejemplo, teléfonos móviles, buscapersonas , etc.) se comuniquen entre sí y con transceptores fijos y teléfonos en cualquier lugar de la red, a través de estaciones base, incluso si algunos de los transceptores se mueven a través de más de una celda durante la transmisión.
Aunque originalmente estaban destinadas a teléfonos móviles, con el desarrollo de los teléfonos inteligentes , las redes de telefonía móvil habitualmente transportan datos además de conversaciones telefónicas:
Las redes privadas LTE/5G utilizan espectro inalámbrico con licencia, compartido o sin licencia gracias a estaciones base de redes celulares LTE o 5G, celdas pequeñas y otras infraestructuras de redes de acceso por radio (RAN) para transmitir voz y datos a dispositivos periféricos (teléfonos inteligentes, módulos integrados, enrutadores y puertas de enlace.
3GPP define las redes privadas 5G como redes no públicas que normalmente emplean una implementación de menor escala para satisfacer las necesidades de confiabilidad, accesibilidad y mantenibilidad de una organización.
Las redes privadas de código abierto se basan en un software colaborativo impulsado por la comunidad que se basa en la revisión y producción por pares para usar, modificar y compartir el código fuente.
Una red de área global (GAN) es una red utilizada para soportar dispositivos móviles a través de un número arbitrario de LAN inalámbricas, áreas de cobertura satelital, etc. El desafío clave en las comunicaciones móviles es transferir las comunicaciones de los usuarios de un área de cobertura local a la siguiente. En el Proyecto IEEE 802, esto implica una sucesión de LAN inalámbricas terrestres . [15]
Las redes espaciales son redes utilizadas para la comunicación entre naves espaciales, normalmente en las proximidades de la Tierra. El ejemplo de esto es la Red Espacial de la NASA .
Algunos ejemplos de uso incluyen teléfonos celulares que forman parte de las redes inalámbricas cotidianas, lo que permite comunicaciones personales sencillas. Otro ejemplo, los sistemas de redes intercontinentales, utilizan radiosatélites para comunicarse en todo el mundo. Los servicios de emergencia , como la policía, también utilizan redes inalámbricas para comunicarse de forma eficaz. Las personas y las empresas utilizan redes inalámbricas para enviar y compartir datos rápidamente, ya sea en un pequeño edificio de oficinas o en todo el mundo.
En sentido general, las redes inalámbricas ofrecen una amplia variedad de usos tanto para usuarios empresariales como domésticos. [dieciséis]
"Ahora, la industria acepta un puñado de tecnologías inalámbricas diferentes. Cada tecnología inalámbrica está definida por un estándar que describe funciones únicas en las capas física y de enlace de datos del modelo OSI . Estos estándares difieren en sus métodos de señalización específicos, rangos geográficos " [dieciséis]
Cada estándar varía en su alcance geográfico, lo que hace que un estándar sea más ideal que el siguiente dependiendo de lo que se intenta lograr con una red inalámbrica. [16] El rendimiento de las redes inalámbricas satisface una variedad de aplicaciones como voz y vídeo. El uso de esta tecnología también da lugar a ampliaciones, como por ejemplo de las tecnologías 2G a 3G y 4G y 5G , que representan la cuarta y quinta generación de estándares de comunicaciones móviles para teléfonos celulares. A medida que las redes inalámbricas se han vuelto comunes, la sofisticación aumenta a través de la configuración del hardware y software de la red, y se logra una mayor capacidad para enviar y recibir mayores cantidades de datos, más rápido. Ahora la red inalámbrica funciona con LTE, que es un estándar de comunicación móvil 4G. Los usuarios de una red LTE deberían tener velocidades de datos 10 veces más rápidas que una red 3G. [17]
El espacio es otra característica de las redes inalámbricas. Las redes inalámbricas ofrecen muchas ventajas cuando se trata de áreas difíciles de cablear que intentan comunicarse, como al otro lado de una calle o un río, un almacén al otro lado de las instalaciones o edificios que están físicamente separados pero que funcionan como uno solo. [17] Las redes inalámbricas permiten a los usuarios designar un espacio determinado en el que la red podrá comunicarse con otros dispositivos a través de esa red.
También se crea espacio en los hogares como resultado de la eliminación del desorden de cableado. [18] Esta tecnología permite una alternativa a la instalación de medios de red físicos como TP , coaxiales o fibra óptica , que también pueden ser costosos.
Para los propietarios de viviendas, la tecnología inalámbrica es una opción eficaz en comparación con Ethernet para compartir impresoras, escáneres y conexiones a Internet de alta velocidad. Las WLAN ayudan a ahorrar el costo de instalación de medios de cable, ahorran tiempo de instalación física y también crean movilidad para los dispositivos conectados a la red. [18] Las redes inalámbricas son simples y requieren tan solo un punto de acceso inalámbrico conectado directamente a Internet a través de un enrutador . [dieciséis]
La red de telecomunicaciones en la capa física también consta de muchos elementos de red alámbrica (NE) interconectados. Estos NE pueden ser sistemas independientes o productos suministrados por un solo fabricante o ensamblados por el proveedor de servicios (usuario) o el integrador de sistemas con piezas de varios fabricantes diferentes.
Los NE inalámbricos son los productos y dispositivos utilizados por un proveedor de servicios inalámbricos para brindar soporte a la red de backhaul , así como a un centro de conmutación móvil (MSC).
El servicio inalámbrico confiable depende de que los elementos de red en la capa física estén protegidos contra todos los entornos y aplicaciones operativas (consulte GR-3171, Requisitos genéricos para los elementos de red utilizados en redes inalámbricas – Criterios de la capa física ). [19]
Lo que son especialmente importantes son los NE que están ubicados en la torre celular hasta el gabinete de la estación base (BS). Se requiere que el hardware de fijación y el posicionamiento de la antena y los cierres y cables asociados tengan resistencia, robustez, resistencia a la corrosión y resistencia contra el viento, tormentas, formación de hielo y otras condiciones climáticas adecuadas. Los requisitos para componentes individuales, como hardware, cables, conectores y cierres, deberán tener en cuenta la estructura a la que están unidos.
En comparación con los sistemas cableados, las redes inalámbricas suelen estar sujetas a interferencias electromagnéticas . Esto puede deberse a otras redes u otros tipos de equipos que generan ondas de radio que están dentro o cerca de las bandas de radio utilizadas para la comunicación. La interferencia puede degradar la señal o provocar que el sistema falle. [4]
Algunos materiales provocan la absorción de ondas electromagnéticas, impidiendo que lleguen al receptor; en otros casos, especialmente con materiales metálicos o conductores, se produce reflexión. Esto puede causar zonas muertas donde no hay recepción disponible. El aislamiento térmico con lámina de aluminio en los hogares modernos puede reducir fácilmente las señales móviles interiores en 10 dB, lo que a menudo genera quejas sobre la mala recepción de las señales celulares rurales de larga distancia.
En el desvanecimiento por trayectos múltiples , dos o más rutas diferentes tomadas por la señal, debido a reflexiones, pueden hacer que la señal se cancele entre sí en ciertos lugares y sea más fuerte en otros lugares ( upfade ).
El problema del nodo oculto ocurre en algunos tipos de red cuando un nodo es visible desde un punto de acceso inalámbrico (AP), pero no desde otros nodos que se comunican con ese AP. Esto conduce a dificultades en el control de acceso al medio (colisiones).
El problema del terminal expuesto se produce cuando un nodo de una red no puede enviar debido a la interferencia cocanal de un nodo que está en una red diferente.
El espectro inalámbrico es un recurso limitado y compartido por todos los nodos dentro del alcance de sus transmisores. La asignación de ancho de banda se vuelve compleja con múltiples usuarios participantes. A menudo, los usuarios no son conscientes de que los números anunciados (por ejemplo, para equipos IEEE 802.11 o redes LTE ) no son su capacidad, sino que se comparten con todos los demás usuarios y, por lo tanto, la tarifa de usuario individual es mucho menor. Con el aumento de la demanda, es cada vez más probable que se produzca una crisis de capacidad . User-in-the-loop (UIL) puede ser una solución alternativa a la actualización constante a tecnologías más nuevas para el sobreaprovisionamiento .
El teorema de Shannon puede describir la velocidad de datos máxima de cualquier enlace inalámbrico, que se relaciona con el ancho de banda en hercios y con el ruido en el canal.
Se puede aumentar considerablemente la capacidad del canal mediante el uso de técnicas MIMO , donde múltiples antenas o múltiples frecuencias pueden explotar múltiples caminos hacia el receptor para lograr un rendimiento mucho mayor, por un factor del producto de la frecuencia y la diversidad aérea en cada extremo.
En Linux, el Agente de dominio regulatorio central (CRDA) controla la configuración de los canales. [20]
El ancho de banda total de la red depende de qué tan dispersivo es el medio (un medio más dispersivo generalmente tiene un mejor ancho de banda total porque minimiza la interferencia), cuántas frecuencias están disponibles, qué tan ruidosas son esas frecuencias, cuántas antenas se utilizan y si hay una antena direccional en uso, si los nodos emplean control de energía, etc.
Las redes inalámbricas celulares generalmente tienen buena capacidad debido al uso de antenas direccionales y a su capacidad para reutilizar canales de radio en celdas no adyacentes. Además, las células pueden hacerse muy pequeñas utilizando transmisores de baja potencia que se utilizan en las ciudades para proporcionar una capacidad de red que aumenta linealmente con la densidad de población. [4]
Los puntos de acceso inalámbrico también suelen estar cerca de los humanos, pero la caída de la energía con la distancia es rápida, siguiendo la ley del cuadrado inverso . [21] La posición de la Agencia de Protección de la Salud (HPA) del Reino Unido es que “...las exposiciones a radiofrecuencia (RF) provenientes de WiFi probablemente sean menores que las de los teléfonos móviles". También vio “... "No hay ninguna razón por la que las escuelas y otros no deban utilizar equipos WiFi". [22] En octubre de 2007, la HPA lanzó un nuevo estudio "sistemático" sobre los efectos de las redes WiFi por encargo del gobierno del Reino Unido, con el fin de calmar los temores que habían aparecido en los medios de comunicación en un período reciente hasta ese momento". [23] El Dr. Michael Clark, de la HPA, dice que las investigaciones publicadas sobre teléfonos móviles y antenas no equivalen a una crítica del WiFi. [24]
[…] El Agente Central Regulador de Dominio (CRDA) […] controla los canales a configurar en el sistema, en base a las regulaciones de cada país.
Todas las revisiones de expertos realizadas aquí y en el extranjero indican que es poco probable que las redes inalámbricas supongan un riesgo para la salud.
… Cuando hemos realizado mediciones en las escuelas, las exposiciones típicas a la WiFi son alrededor de 20 millonésimas de los niveles de exposición a la radiación recomendados internacionalmente.
En comparación, un niño que utiliza un teléfono móvil recibe hasta el 50 por ciento de los niveles recomendados.
Así, un año sentado en un aula cerca de una red inalámbrica equivale aproximadamente a 20 minutos en un móvil.
Si se debe eliminar el WiFi de las escuelas, entonces también se debe cerrar la red de telefonía móvil y la radio FM y la televisión, ya que la intensidad de sus señales es similar a la del WiFi en las aulas...