Clase 14: Redes de acceso inalámbricas

/* Sesión impartida por Vicente Casares */

Esta clase va enfocada a las redes de acceso no cableadas, es decir, a las inalámbricas. Hablaremos de GSM, GPRS, UMTS, WiMAX y WLAN. Iré comentando la evolución de 2G a 3G describiendo y situando las tecnologías que ha habido.

2G. GSM o Global System for Mobile communication. Alcance de 35-40Km. Se trabaja en full duplex y FDMA (multiplexación por frecuencia): una frecuencia en cada sentido, sobre los 900Mhz. La velocidad para mandar los datos ronda los 9.8Kbps. Conmutación de circuitos.

2.5G. GPRS o General Packet Radio Service. GSM modo paquete.Uso variable de los slots hasta un máximo de ocho si están disponibles. Comparte la infraestructura con GSM, es una red paralela. La prioridad de los datos GPRS es inferior respecto al tráfico de voz GSM. Podemos llegar hasta los 384Kbps. Referente a la arquitectura: el terminal se conecta con la interfaz Um de radio GSM (no hay novedad, misma interfaz de radio). La Gi sirve para ir de la red GPRS a otras redes y la Gp con otras redes GPRS.

2.75G. EDGE: mejora el GPRS (más velocidad).

3G. UMTS o Universal Mobile Telecommunications System. El único motivo de su aparición fue el de conseguir más velocidad, no más calidad. Se dieron cuenta de que el round trip time o RTT (tiempo de ida y vuelta de cada unidad de información) era muy alto para transmitir datos a alta velocidad, del orden de medio segundo. Permite conmutación de paquetes o de circuitos. Utiliza ATM, el AAL2, el nivel de adaptación que se diseñó para la voz. Se diseñó para funcionar hasta moviéndose a velocidades de 350 km/h! Las velocidades de transmisión bajan en función de si te mueves o no.

HSPA o High Speed Packet Access.

3.5G. HSDPA o HS downlink PA. Hasta 10Mbps teóricos en 2007-2008. Se comparte el ancho de banda entre varios usuarios (punto a multipunto). La mayoría de lo que está implementado soporta 3.6Mbps. En relación a UMTS es lo que GPRS respecto a GSM.

3.75G. HSUPA o HS uplink PA. Mejora HSDPA corrigiendo su mayor defecto, la asimetría de la velocidad de bajada respecto a la de subida. Para descargar no hay problema pero para intercambiar información es problemático. Aún está lejos de su uso comercial a día de hoy.

WiMAX o Worldwide Interoperability for Microwave Access. El objetivo es que wimax sea para 802.16 lo que el wifi para 802.11. Referente a la pila OSI, se centra en 2 capas, la MAC y la física. Referente a las frecuencias en las que trabaja, hay dos aspectros: el de 2 a 11 GHz (LOS) y el de 11 a 66 GHz (NLOS). El primero hace referencia a que es necesario el alcance directo y en el segundo (a día de hoy no se utiliza) puede haber obstáculos físicos en el “camino” que traza el señal radio. Los 2.4GHz y los 5GHz son bandas sin licencia, es decir, no hace falta pedir licencia a la administración, pero el problema es que pueden producirse interferencias debido a que wifi opera también en estas bandas. Funciona con dos sistemas de multiplexación entre la estación base y tu terminal, por frecuencia y por tiempo. En FDD se usa una frecuencia para subir y otra para bajar, en TDD se usa la misma. Hay que hablar del trade-off entre distancia y velocidad. Por ejemplo, estaríamos hablando de velocidades de 12Mbps si estamos a 2 millas, 6Mbps si estamos al doble y unos 3Mbps si contamos unas 6 millas. Su ámbito son las zonas aisladas. No soporta movilidad mientras conservas la conectividad.

WLAN o Wireless LAN. Entre las otras de su familia (cordless, celular y satélite) esta es la que más tasa tiene pero también la que menos área de cobertura es capaz de proporcionar. Trabaja en la banda ISM de 2.4Ghz en dos posibles modos: modo infraestructura o modo ad-hoc. El primero tiene sus puntos de acceso que hacen de estación base para acceder a la red. La segunda se usa para emergencias, no hay ningún tipo de jerarquía, los terminales se conectan entre si mismos. El protocolo es el 802.11 y hay diferentes versiones: la a y la g trabajan a 54Mbps y la b trabaja a 11Mbps. La versión i contempla seguridad. El protocolo de acceso al medio es CSMA/CA y básicamente lo que hace es mirar si hay alguien transmitiendo antes de empezar a enviar algo. Para evitar colisiones se generan números aleatorios (backoff interval) que determinan quien “gana” y por consiguiente, transmite. Hay algunos problemas como el de los terminales ocultos y los terminales expuestos. El primero hace referencia a tres nodos alineados A, B, C de tal forma que A y C ven a B pero no se ven entre ellos (ni A a C ni C a A). Esto deriva en colisiones en el rango de B, ya que ni C ni A ven si el otro estaba transmitiendo. El mecanismo utilizado para arreglar esto es el RTS/CTS: cuando alguien quiere enviar (RTS o request to send) y se le da permiso para hacerlo (CTS o clear to send) todos los demás quedan “avisados” y se callan durante un tiempo concreto especificado en esas mismas tramas.

Referencias: 3GPP, WiMAX forum.