Wifi

Tecnología de redes de área local inalámbrica basada en los estándares 802.11 de IEEE

Wifi

Alianza Wi-Fi
Introducido	21 de septiembre de 1998 ; Hace 22 años ( 21 de septiembre de 1998 )
Hardware compatible	Ordenadores personales , consolas de juegos , dispositivos inteligentes , televisores , impresoras , teléfonos inteligentes

Parte de una serie sobre
Antenas
Tipos comunes Dipolo Fractal Círculo Monopolo Antena parabólica Televisión Látigo
Componentes Balun Bloquear convertidor Cable coaxial Contrapeso (sistema de tierra) Alimentar Linea de alimentación Convertidor reductor de bloque de bajo ruido Radiador pasivo Receptor Rotador Talón Transmisor Sintonizador Doble derivación
Sistemas Granja de antenas Radioaficionado Red celular Hotspot Red inalámbrica municipal Radio Mástiles y torres de radio Wifi Inalámbrico
Seguridad y regulación Radiación y salud de los teléfonos móviles Dispositivos electrónicos inalámbricos y salud Unión Internacional de Telecomunicaciones ( Reglamento de Radiocomunicaciones ) Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones
Regiones / fuentes de radiación Boresight Nube focal Plano terrestre Lóbulo principal Campo cercano y lejano Lóbulo lateral Plano vertical
Caracteristicas Ganancia de matriz Directividad Eficiencia Longitud electrica Radio equivalente Factor Ecuación de transmisión de viernes Ganar Altura Patrón de radiación Resistencia a la radiación Propagación de radio Espectro de radio Relación señal-ruido Emisión espuria
Técnicas Dirección de haz Inclinación de la viga Beamforming Celda pequeña Bell Laboratories Layered Space-Time (BLAST) Massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Reconfiguración Espectro ensanchado Acceso múltiple por división de espacio de banda ancha (WSDMA)
v t mi

Wi-Fi ( / w aɪ f aɪ / ) ^[1] es una familia de red inalámbrica protocolos , basado en la norma IEEE 802.11 familia de normas, que se utilizan comúnmente para redes de área local de los dispositivos y de Internet de acceso, permitiendo que los dispositivos digitales cercana para intercambiar datos por ondas de radio . Estas son las redes de computadoras más utilizadas en el mundo, utilizadas a nivel mundial en redes domésticas y de pequeñas oficinas para vincular computadoras de escritorio y portátiles , tabletas y teléfonos inteligentes., televisores inteligentes , impresoras y parlantes inteligentes juntos y a un enrutador inalámbrico para conectarlos a Internet, y en puntos de acceso inalámbrico en lugares públicos como cafeterías, hoteles, bibliotecas y aeropuertos para proporcionar acceso público a Internet para dispositivos móviles.

Wi-Fi es una marca comercial de la organización sin fines de lucro Wi-Fi Alliance , que restringe el uso del término Wi-Fi Certified a productos que completan con éxito las pruebas de certificación de interoperabilidad . ^{[2] [3] [4]} En 2017 ^[actualizar], la Wi-Fi Alliance estaba formada por más de 800 empresas de todo el mundo. ^[5] A partir de 2019 ^[actualizar], cada año se envían a nivel mundial más de 3050 millones de dispositivos habilitados para Wi-Fi. ^[6]

Wi-Fi utiliza varias partes de la familia de protocolos IEEE 802 y está diseñado para interactuar sin problemas con su hermano Ethernet cableado . Los dispositivos compatibles pueden conectarse en red a través de puntos de acceso inalámbricos entre sí, así como a dispositivos con cable e Internet. Las diferentes versiones de Wi-Fi están especificadas por varios estándares de protocolo IEEE 802.11, con las diferentes tecnologías de radio determinando las bandas de radio y los rangos y velocidades máximos que se pueden alcanzar. Wi-Fi utiliza más comúnmente el ISM de 2,4 gigahercios (120 mm) UHF y 5 gigahercios (60 mm) SHF bandas de radio; estas bandas se subdividen en múltiples canales. Los canales se pueden compartir entre redes, pero solo un transmisor puede transmitir localmente en un canal en cualquier momento.

Las bandas de ondas de Wi-Fi tienen una absorción relativamente alta y funcionan mejor para uso con línea de visión . Muchas obstrucciones comunes, como paredes, pilares, electrodomésticos, etc., pueden reducir en gran medida el alcance, pero esto también ayuda a minimizar la interferencia entre diferentes redes en entornos abarrotados. Un punto de acceso (o punto de acceso ) a menudo tiene un alcance de aproximadamente 20 metros (66 pies) en interiores, mientras que algunos puntos de acceso modernos reclaman hasta 150 metros (490 pies) de alcance en exteriores. La cobertura del punto de acceso puede ser tan pequeña como una sola habitación con paredes que bloquean las ondas de radio, o tan grande como muchos kilómetros cuadrados (millas) utilizando muchos puntos de acceso superpuestos con roaming.permitido entre ellos. Con el tiempo, la velocidad y la eficiencia espectral de Wi-Fi han aumentado. A partir de 2019, a corta distancia, algunas versiones de Wi-Fi, que se ejecutan en hardware adecuado, pueden alcanzar velocidades de más de 1 Gbit / s ( gigabit por segundo).

Historia

Artículo principal: IEEE 802.11 § Historia

En 1971, ALOHAnet conectó las Grandes Islas Hawaianas con una red de paquetes inalámbrica UHF. ALOHAnet y el protocolo ALOHA fueron los primeros precursores de Ethernet y, más tarde, de los protocolos IEEE 802.11 , respectivamente.

Un fallo de 1985 de la Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU. Liberó la banda ISM para uso sin licencia. ^[7] Estas bandas de frecuencia son las mismas que utilizan equipos como hornos microondas y están sujetas a interferencias.

El lugar de nacimiento técnico de Wi-Fi es Holanda. ^[8] En 1991, NCR Corporation con AT&T Corporation inventó el precursor de 802.11, destinado a su uso en sistemas de caja, bajo el nombre WaveLAN . Vic Hayes de NCR , quien ocupó la presidencia de IEEE 802.11 durante 10 años, junto con el ingeniero de Bell Labs Bruce Tuch, se acercó a IEEE para crear un estándar y participaron en el diseño de los estándares iniciales 802.11by 802.11a dentro de IEEE . ^[9] Ambos han sido posteriormente incluidos en el Salón de la Fama de Wi-Fi NOW. ^[10]

La primera versión del protocolo 802.11 se lanzó en 1997 y proporcionó velocidades de enlace de hasta 2 Mbit / s. Esto se actualizó en 1999 con 802.11b para permitir velocidades de enlace de 11 Mbit / s, y resultó ser popular.

En 1999, Wi-Fi Alliance se formó como una asociación comercial para poseer la marca comercial Wi-Fi bajo la cual se venden la mayoría de los productos. ^[11]

El mayor avance comercial se produjo cuando Apple Inc. adoptó Wi-Fi para su serie de computadoras portátiles iBook en 1999. Fue el primer producto de consumo masivo en ofrecer conectividad de red Wi-Fi, que luego Apple calificó como AirPort . Esto fue en colaboración con el mismo grupo que ayudó a crear el estándar Vic Hayes , Bruce Tuch, Cees Links, Rich McGinn y otros de Lucent ^{[12] [13] [14]}

Wi-Fi utiliza una gran cantidad de patentes de muchas organizaciones diferentes. ^[15] En abril de 2009, 14 empresas de tecnología acordaron pagar a CSIRO mil millones de dólares por infracciones de las patentes de CSIRO. ^[16] Esto llevó a Australia a etiquetar Wi-Fi como una invención australiana, ^[17] aunque esto ha sido objeto de cierta controversia. ^{[18] [19]} CSIRO ganó un acuerdo adicional de $ 220 millones por infracciones de patentes de Wi-Fi en 2012, y las firmas globales en los Estados Unidos fueron obligadas a pagar derechos de licencia de CSIRO estimados en $ 1 mil millones adicionales en regalías. ^{[16] [20] [21]}En 2016, la red de área local inalámbrica Test Bed fue elegida como contribución de Australia a la exposición Una historia del mundo en 100 objetos celebrada en el Museo Nacional de Australia . ^[22]

Etimología y terminología

El nombre Wi-Fi , utilizado comercialmente al menos en agosto de 1999, ^[23] fue acuñado por la empresa de consultoría de marcas Interbrand . Wi-Fi Alliance había contratado a Interbrand para crear un nombre que fuera "un poco más pegadizo que 'IEEE 802.11b Direct Sequence'". ^{[24] [25]} Phil Belanger, miembro fundador de Wi-Fi Alliance, ha declarado que el término Wi-Fi fue elegido de una lista de diez nombres potenciales inventados por Interbrand. ^[26]

El nombre Wi-Fi no tiene más significado y nunca fue oficialmente una forma abreviada de "Wireless Fidelity". ^[27] Sin embargo, la Wi-Fi Alliance utilizó el eslogan publicitario "El estándar para la fidelidad inalámbrica" ​​durante un breve período de tiempo después de que se creó la marca, ^{[24] [28] [29]} y también se llamó Wi-Fi Alliance el "Wireless Fidelity Alliance Inc" en algunas publicaciones. ^[30] El nombre a menudo se escribe como WiFi , Wifi o wifi , pero estos no están aprobados por Wi-Fi Alliance. IEEEes una organización separada, pero relacionada, y su sitio web ha declarado "WiFi es un nombre corto para Wireless Fidelity". ^{[31] [32]}

Interbrand también creó el logotipo de Wi-Fi . El logotipo de Wi-Fi yin-yang indica la certificación de interoperabilidad de un producto . ^[28]

Las tecnologías que no son Wi-Fi destinadas a puntos fijos, como Motorola Canopy , generalmente se describen como inalámbricas fijas . Las tecnologías inalámbricas alternativas incluyen estándares de telefonía móvil, como 2G , 3G , 4G , 5G y LTE .

Para conectarse a una LAN Wi-Fi, una computadora debe estar equipada con un controlador de interfaz de red inalámbrica . La combinación de una computadora y un controlador de interfaz se denomina estación . Las estaciones se identifican mediante una o más direcciones MAC .

Los nodos Wi-Fi a menudo operan en modo de infraestructura donde todas las comunicaciones pasan por una estación base. El modo ad hoc se refiere a dispositivos que se comunican directamente entre sí sin la necesidad de hablar primero con un punto de acceso.

Un conjunto de servicios es el conjunto de todos los dispositivos asociados con una red Wi-Fi en particular. No es necesario que los dispositivos de un conjunto de servicios estén en las mismas bandas de ondas o canales. Un conjunto de servicios puede ser local, independiente, extendido o en malla o una combinación.

Cada conjunto de servicios tiene un identificador asociado, el Identificador de conjunto de servicios (SSID) de 32 bytes , que identifica la red en particular. El SSID se configura dentro de los dispositivos que se consideran parte de la red.

Un conjunto de servicios básicos ( BSS ) es un grupo de estaciones que comparten el mismo canal inalámbrico, SSID y otras configuraciones inalámbricas que se han conectado de forma inalámbrica (generalmente al mismo punto de acceso). ^{[33] : 3.6} Cada BSS se identifica mediante una dirección MAC que se denomina BSSID .

Certificación

Ver también: Wi-Fi Alliance

El IEEE no prueba que el equipo cumpla con sus estándares. La Wi-Fi Alliance sin fines de lucro se formó en 1999 para llenar este vacío: para establecer y hacer cumplir los estándares de interoperabilidad y compatibilidad con versiones anteriores , y para promover la tecnología de red de área local inalámbrica . A partir de 2017 ^[actualizar], la Wi-Fi Alliance incluye más de 800 empresas. ^[5] Incluye 3Com (ahora propiedad de HPE / Hewlett-Packard Enterprise), Aironet (ahora propiedad de Cisco ), Harris Semiconductor (ahora propiedad de Intersil ), Lucent (ahora propiedad de Nokia ), Nokia ySymbol Technologies (ahora propiedad de Zebra Technologies ). ^{[34] [35]} Wi-Fi Alliance impone el uso de la marca Wi-Fi a las tecnologías basadas en los estándares IEEE 802.11 de IEEE. Esto incluye conexiones de red de área local inalámbrica (WLAN), una conectividad de dispositivo a dispositivo (como Wi-Fi Peer to Peer también conocido como Wi-Fi Direct ), red de área personal (PAN), red de área local (LAN) e incluso algunas limitadas. conexiones de red de área amplia (WAN). Los fabricantes afiliados a Wi-Fi Alliance, cuyos productos pasan el proceso de certificación, obtienen el derecho de marcar esos productos con el logotipo de Wi-Fi.

Logotipo de certificación Wi-Fi

Específicamente, el proceso de certificación requiere la conformidad con los estándares de radio IEEE 802.11, los estándares de seguridad WPA y WPA2 y el estándar de autenticación EAP . La certificación puede incluir opcionalmente pruebas del borrador de estándares IEEE 802.11, interacción con tecnología de telefonía celular en dispositivos convergentes y características relacionadas con la configuración de seguridad, multimedia y ahorro de energía. ^[36]

No todos los dispositivos Wi-Fi se envían para certificación. La falta de certificación Wi-Fi no implica necesariamente que un dispositivo sea incompatible con otros dispositivos Wi-Fi. ^[37] La Wi-Fi Alliance puede o no sancionar términos derivados, como Super Wi-Fi , ^[38] acuñado por la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC) para describir las redes propuestas en la banda de televisión UHF en los Estados Unidos. ^[39]

Versiones

Los equipos suelen admitir varias versiones de Wi-Fi. Para comunicarse, los dispositivos deben usar una versión común de Wi-Fi. Las versiones difieren entre las bandas de ondas de radio en las que operan, el ancho de banda de radio que ocupan, las velocidades máximas de datos que pueden admitir y otros detalles. Algunas versiones permiten el uso de múltiples antenas, lo que permite mayores velocidades y una menor interferencia.

Un código QR para conectarse automáticamente a Wi-Fi

Históricamente, el equipo simplemente enumeraba las versiones de Wi-Fi usando el nombre del estándar IEEE que admite. En 2018, ^[40] la alianza Wi-Fi estandarizó la numeración generacional para que el equipo pueda indicar que es compatible con Wi-Fi 4 (si el equipo es compatible con 802.11n), Wi-Fi 5 (802.11ac) y Wi-Fi 6 (802.11 hacha). Estas generaciones tienen un alto grado de compatibilidad con versiones anteriores. La alianza ha declarado que el nivel generacional 4, 5 o 6 se puede indicar en la interfaz de usuario cuando se conecta, junto con la intensidad de la señal. ^[41]

La lista completa de versiones de Wi-Fi es: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n ( Wi-Fi 4 ), ^[41] 802.11h, 802.11i, 802.11-2007, 802.11-2012, 802.11ac ( Wi -Fi 5 ), ^[41] 802.11ad, 802.11af, 802.11-2016, 802.11ah, 802.11ai, 802.11aj, 802.11aq , 802.11ax ( Wi-Fi 6 ), ^[41] 802.11ay .

Usos

Internet

Logotipo de Wi-Fi en un letrero en la acera

La tecnología Wi-Fi se puede utilizar para proporcionar una red local y acceso a Internet a dispositivos que están dentro del alcance de Wi-Fi de uno o más enrutadores que están conectados a Internet. La cobertura de uno o más puntos de acceso interconectados ( hotspots ) puede extenderse desde un área tan pequeña como unas pocas habitaciones hasta una gran cantidad de kilómetros cuadrados (millas). La cobertura en el área más grande puede requerir un grupo de puntos de acceso con cobertura superpuesta. Por ejemplo, la tecnología Wi-Fi pública al aire libre se ha utilizado con éxito en redes de malla inalámbricas en Londres. Un ejemplo internacional es Fon .

Wi-Fi brinda servicios en hogares privados, negocios, así como en espacios públicos. Los puntos de acceso Wi-Fi se pueden configurar de forma gratuita o comercial, a menudo utilizando una página web de portal cautivo para acceder. Las organizaciones, los entusiastas, las autoridades y las empresas , como aeropuertos, hoteles y restaurantes, a menudo ofrecen puntos de acceso gratuitos o de pago para atraer clientes y proporcionar servicios para promover negocios en áreas seleccionadas. Los enrutadores a menudo incorporan un módem de línea de abonado digital o un módem de cable y un punto de acceso Wi-Fi, se instalan con frecuencia en hogares y otros edificios, para proporcionar acceso a Internet e interconexión de redes para la estructura.

De manera similar, los enrutadores que funcionan con baterías pueden incluir un módem de radio de Internet celular y un punto de acceso Wi-Fi. Cuando se suscriben a un proveedor de datos móviles, permiten que las estaciones Wi-Fi cercanas accedan a Internet a través de redes 2G, 3G o 4G mediante la técnica de anclaje . Muchos teléfonos inteligentes tienen una capacidad incorporada de este tipo, incluidos los basados ​​en Android , BlackBerry , Bada , iOS ( iPhone ), Windows Phone y Symbian., aunque los operadores a menudo deshabilitan la función o cobran una tarifa separada para habilitarla, especialmente para clientes con planes de datos ilimitados. Los "paquetes de Internet" también proporcionan instalaciones independientes de este tipo, sin el uso de un teléfono inteligente; los ejemplos incluyen los dispositivos de marca MiFi y WiBro . Algunas computadoras portátiles que tienen una tarjeta de módem celular también pueden actuar como puntos de acceso a Internet Wi-Fi móvil.

Muchos campus universitarios tradicionales del mundo desarrollado ofrecen al menos una cobertura Wi-Fi parcial. La Universidad Carnegie Mellon construyó la primera red de Internet inalámbrica en todo el campus, llamada Wireless Andrew , en su campus de Pittsburgh en 1993 antes de que se originara la marca Wi-Fi. ^{[42] [43] [44]} En febrero de 1997, la zona Wi-Fi de la CMU estaba en pleno funcionamiento. Muchas universidades colaboran para proporcionar acceso Wi-Fi a estudiantes y personal a través de la infraestructura de autenticación internacional Eduroam .

En toda la ciudad

Un ejemplo de un conjunto de servicios denominado "Wikipedia WiFi" que consta de dos conjuntos de servicios básicos. Notebook_My puede desplazarse automáticamente entre los dos BSS, sin que el usuario tenga que conectarse explícitamente a la segunda red.

Más información: Red inalámbrica municipal

A principios de la década de 2000, muchas ciudades de todo el mundo anunciaron planes para construir redes Wi-Fi en toda la ciudad. Hay muchos ejemplos exitosos; en 2004, Mysore (Mysuru) se convirtió en la primera ciudad de India con Wi-Fi. Una empresa llamada WiFiyNet ha establecido puntos de acceso en Mysore, que cubren toda la ciudad y algunas aldeas cercanas. ^[45]

En 2005, St. Cloud, Florida y Sunnyvale, California , se convirtieron en las primeras ciudades de los Estados Unidos en ofrecer Wi-Fi gratuito en toda la ciudad (de MetroFi ). ^[46] Minneapolis ha generado $ 1.2 millones en ganancias anuales para su proveedor . ^[47]

En mayo de 2010, el entonces alcalde de Londres , Boris Johnson, se comprometió a tener Wi-Fi en todo Londres para 2012. ^[48] Varios distritos, incluidos Westminster e Islington  ^{[49] [50],} ya tenían una amplia cobertura de Wi-Fi al aire libre en ese momento.

Los funcionarios de la capital de Corea del Sur, Seúl, se están moviendo para brindar acceso gratuito a Internet en más de 10,000 lugares en la ciudad, incluidos espacios públicos al aire libre, calles principales y áreas residenciales densamente pobladas. Seúl otorgará arrendamientos a KT, LG Telecom y SK Telecom. Las empresas invertirán 44 millones de dólares en el proyecto, que debía completarse en 2015. ^[51]

Geolocalización

Los sistemas de posicionamiento Wi-Fi utilizan las posiciones de los puntos de acceso Wi-Fi para identificar la ubicación de un dispositivo. ^[52]

Principios operativos

Las estaciones Wi-Fi se comunican enviándose paquetes de datos entre sí : bloques de datos enviados y entregados individualmente por radio. Como ocurre con todas las radios, esto se realiza mediante la modulación y demodulación de ondas portadoras . Las diferentes versiones de Wi-Fi usan diferentes técnicas, 802.11b usa DSSS en un solo operador, mientras que 802.11a, Wi-Fi 4, 5 y 6 usan múltiples operadores en frecuencias ligeramente diferentes dentro del canal ( OFDM ). ^{[53] [54]}

Generaciones de Wi-Fi

Generación / estándar IEEE	Velocidad de enlace máxima	Adoptado	Frecuencia
Wi-Fi 6E ( 802.11ax )	600 a 9608 Mbit / s	2019	6 GHz
Wi-Fi 6 ( 802.11ax )	600 a 9608 Mbit / s	2019	2,4 / 5 GHz
Wi-Fi 5 ( 802.11ac )	433 a 6933 Mbit / s	2014	5 GHz
Wi-Fi 4 ( 802.11n )	72 a 600 Mbit / s	2008	2,4 / 5 GHz
802.11g	De 6 a 54 Mbit / s	2003	2,4 GHz
802.11a	De 6 a 54 Mbit / s	1999	5 GHz
802.11b	1 a 11 Mbit / s	1999	2,4 GHz
802.11	1 a 2 Mbit / s	1997	2,4 GHz
(Wi-Fi 1, Wi-Fi 2, Wi-Fi 3, Wi-Fi 3E no tienen marca [55] pero tienen asignaciones no oficiales [56] )

Al igual que con otras LAN IEEE 802, las estaciones vienen programadas con una dirección MAC de 48 bits única a nivel mundial (a menudo impresa en el equipo) para que cada estación Wi-Fi tenga una dirección única. ^[a] Las direcciones MAC se utilizan para especificar tanto el destino como el origen de cada paquete de datos. Wi-Fi establece conexiones a nivel de enlace, que se pueden definir utilizando tanto la dirección de destino como la de origen. En la recepción de una transmisión, el receptor usa la dirección de destino para determinar si la transmisión es relevante para la estación o debe ignorarse. Una interfaz de red normalmente no acepta paquetes dirigidos a otras estaciones Wi-Fi. ^[B]

Debido a la ubicuidad de Wi-Fi y el costo cada vez menor del hardware necesario para soportarlo, muchos fabricantes ahora construyen interfaces Wi-Fi directamente en las placas base de las PC , eliminando la necesidad de instalar una tarjeta de red inalámbrica separada.

Los canales se utilizan semidúplex ^{[57] [58]} y pueden ser compartidos en el tiempo por varias redes. Cuando la comunicación ocurre en el mismo canal, cualquier información enviada por una computadora es recibida localmente por todos, incluso si esa información está destinada a un solo destino. ^[c] La tarjeta de interfaz de red interrumpe la CPU solo cuando se reciben los paquetes correspondientes: la tarjeta ignora la información que no está dirigida a ella. ^[d] El uso del mismo canal también significa que el ancho de banda de datos se comparte, de modo que, por ejemplo, el ancho de banda de datos disponible para cada dispositivo se reduce a la mitad cuando dos estaciones están transmitiendo activamente.

Un esquema conocido como acceso múltiple con detección de portadora con prevención de colisiones (CSMA / CA) gobierna la forma en que las estaciones comparten canales. Con CSMA / CA, las estaciones intentan evitar colisiones comenzando la transmisión solo después de que se detecta que el canal está "inactivo", ^{[59] [60]} pero luego transmiten sus paquetes de datos en su totalidad. Sin embargo, por razones geométricas, no puede evitar por completo las colisiones. Una colisión ocurre cuando una estación recibe múltiples señales en un canal al mismo tiempo. Esto corrompe los datos transmitidos y puede requerir que las estaciones vuelvan a transmitir. La pérdida de datos y la retransmisión reducen el rendimiento, en algunos casos gravemente.

Un punto de acceso Wi-Fi al aire libre

Banda de ondas

Artículo principal: Lista de canales WLAN

Tanto en las bandas de onda de 2,4 GHz como en otras, los transmisores abarcan varios canales. Los canales superpuestos pueden sufrir interferencias a menos que sea una pequeña parte de la potencia total recibida.

Un detector de Wi-Fi del tamaño de un llavero

El estándar 802.11 proporciona varios rangos de radiofrecuencia distintos para su uso en comunicaciones Wi-Fi: bandas de 900  MHz , 2,4 GHz, 3,6 GHz, 4,9 GHz, 5 GHz, 5,9 GHz y 60 GHz . ^{[61] [62] [63]} Cada rango se divide en una multitud de canales. En los estándares, los canales están numerados con un espaciado de 5 MHz dentro de una banda (excepto en la banda de 60 GHz, donde están separados por 2,16 GHz), y el número se refiere a la frecuencia central del canal. Aunque los canales están numerados con un espaciado de 5 MHz, los transmisores generalmente ocupan al menos 20 MHz, y los estándares permiten que los canales se unan para formar canales más anchos para un mayor rendimiento. Aquellos están numerados por los canales primarios y secundarios del grupo enlazado respectivamente (por ejemplo, 9 + 13)

Los países aplican sus propias regulaciones a los canales permitidos, los usuarios permitidos y los niveles máximos de potencia dentro de estos rangos de frecuencia. Los rangos de banda ISM también se utilizan a menudo. ^[64]

802.11b / g / n puede usar la banda ISM de 2.4 GHz, operando en los Estados Unidos bajo las Reglas y Regulaciones de la Parte 15 . En esta banda de frecuencia, los equipos pueden sufrir ocasionalmente interferencias de hornos microondas , teléfonos inalámbricos , concentradores USB 3.0 y dispositivos Bluetooth .

Las asignaciones de espectro y las limitaciones operativas no son consistentes en todo el mundo: Australia y Europa permiten dos canales adicionales (12, 13) más allá de los 11 permitidos en los Estados Unidos para la banda de 2,4 GHz, mientras que Japón tiene tres más (12-14). En los EE. UU. Y otros países, los dispositivos 802.11ay 802.11g se pueden operar sin una licencia, como se permite en la Parte 15 de las Reglas y Reglamentos de la FCC.

802.11a / h / j / n / ac / ax puede utilizar la banda U-NII de 5 GHz , que, en gran parte del mundo, ofrece al menos 23 canales de 20 MHz no superpuestos en lugar de la banda de frecuencia ISM de 2,4 GHz, donde los canales tienen solo 5 MHz de ancho. En general, las frecuencias más bajas tienen mejor alcance pero tienen menos capacidad. Las bandas de 5 GHz son absorbidas en mayor medida por materiales de construcción comunes que las bandas de 2,4 GHz y, por lo general, dan un rango más corto.

A medida que las especificaciones 802.11 evolucionaron para admitir un mayor rendimiento, los protocolos se han vuelto mucho más eficientes en el uso del ancho de banda. Además, han ganado la capacidad de agregar (o 'enlazar') canales para obtener aún más rendimiento donde el ancho de banda está disponible. 802.11n permite el doble espectro de radio / ancho de banda (40 MHz - 8 canales) en comparación con 802.11a o 802.11g (20 MHz). 802.11n también se puede configurar para que se limite a un ancho de banda de 20 MHz para evitar interferencias en comunidades densas. ^[65] En la banda de 5 GHz, se permiten señales de ancho de banda de 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz y 160 MHz con algunas restricciones, lo que proporciona conexiones mucho más rápidas.

Pila de comunicación

Artículos principales: IEEE 802 e IEEE 802.11

Wi-Fi es parte de la familia de protocolos IEEE 802. Los datos se organizan en tramas 802.11 que son muy similares a las tramas Ethernet en la capa de enlace de datos, pero con campos de dirección adicionales. Las direcciones MAC se utilizan como direcciones de red para el enrutamiento a través de la LAN. ^[66]

Las especificaciones de capa física y MAC de Wi-Fi (PHY) están definidas por IEEE 802.11 para modular y recibir una o más ondas portadoras para transmitir los datos en las bandas de frecuencia infrarroja y de 2,4, 3,6 , 5 o 60 GHz . Son creados y mantenidos por el Comité de Estándares IEEE LAN / MAN ( IEEE 802 ). La versión básica del estándar fue lanzada en 1997 y ha tenido muchas modificaciones posteriores. El estándar y las enmiendas proporcionan la base para los productos de redes inalámbricas que utilizan la marca Wi-Fi. Si bien cada enmienda se revoca oficialmente cuando se incorpora a la última versión de la norma, el mundo empresarial tiende a comercializar las revisiones porque denotan de manera concisa las capacidades de sus productos.^[67] Como resultado, en el mercado, cada revisión tiende a convertirse en su propio estándar.

Además de 802.11, la familia de protocolos IEEE 802 tiene disposiciones específicas para Wi-Fi. Estos son necesarios porque los medios basados ​​en cable de Ethernet generalmente no se comparten, mientras que con la tecnología inalámbrica todas las transmisiones son recibidas por todas las estaciones dentro del rango que emplean ese canal de radio. Si bien Ethernet tiene tasas de error esencialmente insignificantes, los medios de comunicación inalámbricos están sujetos a interferencias significativas. Por lo tanto, la transmisión precisa no está garantizada, por lo que la entrega es, por lo tanto, un mecanismo de entrega de mejor esfuerzo . Debido a esto, para Wi-Fi, el Logical Link Control (LLC) especificado por IEEE 802.2 emplea los protocolos de control de acceso a medios (MAC) de Wi-Fi para administrar los reintentos sin depender de niveles más altos de la pila de protocolos.^[68]

Para propósitos de interconexión de redes, Wi-Fi generalmente se coloca en capas como una capa de enlace (equivalente a las capas física y de enlace de datos del modelo OSI ) debajo de la capa de Internet del Protocolo de Internet . Esto significa que los nodos tienen una dirección de Internet asociada y, con la conectividad adecuada, esto permite un acceso completo a Internet.

Modos

Infraestructura

Representación de una red Wi-Fi en modo infraestructura. El dispositivo envía información de forma inalámbrica a otro dispositivo, ambos conectados a la red local, para imprimir un documento

En el modo de infraestructura, que es el modo más utilizado, todas las comunicaciones pasan por una estación base. Para las comunicaciones dentro de la red, esto introduce un uso adicional de las ondas de radio, pero tiene la ventaja de que dos estaciones que pueden comunicarse con la estación base también pueden comunicarse a través de la estación base, lo que simplifica enormemente los protocolos.

Ad hoc y Wi-Fi directo

Wi-Fi también permite las comunicaciones directamente de una computadora a otra sin un intermediario de punto de acceso. Esto se denomina transmisión Wi-Fi ad hoc . Existen diferentes tipos de redes ad hoc. En el caso más simple, los nodos de la red deben comunicarse directamente entre sí. En protocolos más complejos, los nodos pueden reenviar paquetes y los nodos realizan un seguimiento de cómo llegar a otros nodos, incluso si se mueven.

El modo ad hoc fue descrito por primera vez por Chai Keong Toh en su patente de 1996 ^[69] de enrutamiento ad hoc Wi-Fi, implementado en Lucent WaveLAN 802.11a inalámbrico en IBM ThinkPads sobre un escenario de nodos de tamaño que abarca una región de más de una milla. El éxito se registró en la revista Mobile Computing (1999) ^[70] y posteriormente se publicó formalmente en IEEE Transactions on Wireless Communications , 2002 ^[71] y ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review , 2001. ^[72]

Este modo de red ad hoc inalámbrico ha demostrado ser popular entre las consolas de juegos portátiles multijugador , como Nintendo DS , PlayStation Portable , cámaras digitales y otros dispositivos electrónicos de consumo . Algunos dispositivos también pueden compartir su conexión a Internet utilizando ad hoc, convirtiéndose en puntos de acceso o "enrutadores virtuales". ^[73]

De manera similar, Wi-Fi Alliance promueve la especificación Wi-Fi Direct para transferencias de archivos y uso compartido de medios a través de una nueva metodología de descubrimiento y seguridad. ^[74] Wi-Fi Direct se lanzó en octubre de 2010. ^[75]

Otro modo de comunicación directa a través de Wi-Fi es Tunneled Direct-Link Setup ( TDLS ), que permite que dos dispositivos en la misma red Wi-Fi se comuniquen directamente, en lugar de a través del punto de acceso. ^[76]

Múltiples puntos de acceso

Los puntos de acceso envían tramas de baliza para anunciar la presencia de redes.

Se puede formar un conjunto de servicios extendido mediante la implementación de varios puntos de acceso que están configurados con el mismo SSID y la misma configuración de seguridad. Los dispositivos de cliente Wi-Fi generalmente se conectan al punto de acceso que puede proporcionar la señal más fuerte dentro de ese conjunto de servicios. ^[77]

Aumentar la cantidad de puntos de acceso Wi-Fi para una red proporciona redundancia , mejor alcance, soporte para roaming rápido y mayor capacidad de red general al usar más canales o al definir celdas más pequeñas . A excepción de las implementaciones más pequeñas (como las redes domésticas o de oficinas pequeñas), las implementaciones de Wi-Fi se han movido hacia puntos de acceso "delgados", con más inteligencia de red alojada en un dispositivo de red centralizado, relegando los puntos de acceso individuales a la función de " "transceptores tontos". Las aplicaciones al aire libre pueden utilizar topologías de malla . ^{[ cita requerida ]}

Rendimiento

Los platos parabólicos transmiten y reciben las ondas de radio solo en direcciones particulares y pueden ofrecer un alcance mucho mayor que las antenas omnidireccionales

Las antenas Yagi-Uda , ampliamente utilizadas para la recepción de televisión, son relativamente compactas en longitudes de onda de Wi-Fi.

Antena del controlador de interfaz de red inalámbrica Gigabyte GC-WB867D-I. Las antenas simples en forma de bastón como estas tienen recepción unidireccional y un alcance relativamente bajo de 20 metros (yardas) más o menos.

Ver también: Wi-Fi de largo alcance

El alcance operativo de Wi-Fi depende de factores como la banda de frecuencia, la potencia de salida de la radio , la sensibilidad del receptor, la ganancia de la antena y el tipo de antena, así como la técnica de modulación. Además, las características de propagación de las señales pueden tener un gran impacto.

A distancias más largas y con mayor absorción de señal, la velocidad suele reducirse.

Potencia del transmisor

En comparación con los teléfonos móviles y tecnología similar, los transmisores Wi-Fi son dispositivos de baja potencia. En general, la cantidad máxima de energía que puede transmitir un dispositivo Wi-Fi está limitada por las regulaciones locales, como la FCC Parte 15 en los EE. UU. La potencia radiada isotrópicamente equivalente (EIRP) en la Unión Europea está limitada a 20 dBm (100 mW).

Para cumplir con los requisitos de las aplicaciones de LAN inalámbrica, Wi-Fi tiene un mayor consumo de energía en comparación con algunos otros estándares diseñados para admitir aplicaciones de red de área personal inalámbrica (PAN). Por ejemplo, Bluetooth proporciona un rango de propagación mucho más corto entre 1 y 100 metros (1 y 100 yardas) ^[78] y, por lo tanto, en general tiene un menor consumo de energía. Otras tecnologías de bajo consumo, como ZigBee, tienen un alcance bastante largo, pero una velocidad de datos mucho menor. El alto consumo de energía de Wi-Fi hace que la duración de la batería en algunos dispositivos móviles sea una preocupación.

Antena

Un punto de acceso compatible con 802.11bo 802.11g, que utilice la antena omnidireccional de serie, podría tener un alcance de 100 m (0,062 mi). La misma radio con una antena semiparabólica externa (ganancia de 15 dB) con un receptor equipado de manera similar en el otro extremo podría tener un alcance de más de 20 millas.

Una clasificación de ganancia más alta (dBi) indica una mayor desviación (generalmente hacia la horizontal) de un radiador isotrópico perfecto teórico y, por lo tanto, la antena puede proyectar o aceptar una señal utilizable más en direcciones particulares, en comparación con una potencia de salida similar en un radiador más isotrópico. antena. ^[79] Por ejemplo, una antena de 8 dBi utilizada con un controlador de 100 mW tiene un rango horizontal similar al de una antena de 6 dBi que se maneja a 500 mW. Tenga en cuenta que esto supone que se pierde radiación en la vertical; Este puede no ser el caso en algunas situaciones, especialmente en edificios grandes o dentro de una guía de ondas.. En el ejemplo anterior, una guía de ondas direccional podría hacer que la antena de 6 dBi de baja potencia se proyecte mucho más lejos en una sola dirección que la antena de 8 dBi, que no está en una guía de ondas, incluso si ambas funcionan a 100 mW.

En los enrutadores inalámbricos con antenas desmontables, es posible mejorar el alcance mediante la instalación de antenas mejoradas que brinden una mayor ganancia en direcciones particulares. Los rangos en exteriores se pueden mejorar a muchos kilómetros (millas) mediante el uso de antenas direccionales de alta ganancia en el enrutador y en los dispositivos remotos.

MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas)

Este enrutador Wi-Fi Netgear contiene bandas duales para transmitir los estándares 802.11 a través de los espectros de 2.4 y 5 GHz y es compatible con MIMO.

Un módem celular 4G + Wi-Fi de doble banda de Huawei

Artículo principal: MIMO

Wi-Fi 4 y los estándares más altos permiten que los dispositivos tengan múltiples antenas en transmisores y receptores. Varias antenas permiten que el equipo explote la propagación por trayectos múltiples en las mismas bandas de frecuencia, lo que proporciona velocidades mucho más rápidas y un mayor alcance.

Wi-Fi 4 puede duplicar con creces el alcance de los estándares anteriores. ^[80]

El estándar Wi-Fi 5 utiliza la banda de 5 GHz exclusivamente y es capaz de un rendimiento de WLAN multiestación de al menos 1 gigabit por segundo y un rendimiento de una sola estación de al menos 500 Mbit / s. A partir del primer trimestre de 2016, The Wi-Fi Alliance certifica los dispositivos que cumplen con el estándar 802.11ac como "Wi-Fi CERTIFIED ac". Este estándar utiliza varias técnicas de procesamiento de señales, como MIMO multiusuario y flujos de multiplexación espacial 4X4, y un ancho de banda de canal amplio (160 MHz) para lograr su rendimiento de gigabit. Según un estudio de IHS Technology, el 70% de todos los ingresos por ventas de puntos de acceso en el primer trimestre de 2016 provinieron de dispositivos 802.11ac. ^[81]

Propagación de radio

Con las señales de Wi-Fi, la línea de visión generalmente funciona mejor, pero las señales pueden transmitir, absorber, reflejar, refractar , difractar y desvanecerse hacia arriba y hacia abajo a través y alrededor de estructuras, tanto artificiales como naturales.

Debido a la naturaleza compleja de la propagación de radio en las frecuencias típicas de Wi-Fi, particularmente alrededor de árboles y edificios, los algoritmos solo pueden predecir aproximadamente la intensidad de la señal de Wi-Fi para un área determinada en relación con un transmisor. ^[82] Este efecto no se aplica igualmente a Wi-Fi de largo alcance , ya que los enlaces más largos generalmente operan desde torres que transmiten por encima del follaje circundante.

El uso móvil de Wi-Fi en rangos más amplios está limitado, por ejemplo, a usos como en un automóvil que se mueve de un punto de acceso a otro. Otras tecnologías inalámbricas son más adecuadas para comunicarse con vehículos en movimiento.

Registros de distancia

Los registros de distancia (utilizando dispositivos no estándar) incluyen 382 km (237 millas) en junio de 2007, en poder de Ermanno Pietrosemoli y EsLaRed de Venezuela, transfiriendo alrededor de 3 MB de datos entre las cimas de las montañas de El Águila y Platillon. ^{[83] [84]} La Agencia Espacial Sueca transfirió datos a 420 km (260 millas), utilizando amplificadores de 6 vatios para alcanzar un globo estratosférico aéreo . ^[85]

Interferencia

Asignaciones de frecuencia de planificación de red para América del Norte y Europa. El uso de estos tipos de asignaciones de frecuencia puede ayudar a minimizar la interferencia cocanal y de canal adyacente.

Más información: Interferencia electromagnética a 2,4 GHz § Wi-Fi

Las conexiones Wi-Fi se pueden bloquear o reducir la velocidad de Internet si se tienen otros dispositivos en la misma área. Los protocolos de Wi-Fi están diseñados para compartir las bandas de ondas de manera razonablemente justa, y esto a menudo funciona con poca o ninguna interrupción. Para minimizar las colisiones con dispositivos Wi-Fi y no Wi-Fi, Wi-Fi emplea acceso múltiple con detección de portador con prevención de colisiones (CSMA / CA), donde los transmisores escuchan antes de transmitir y retrasan la transmisión de paquetes si detectan que otros dispositivos están activo en el canal, o si se detecta ruido de canales adyacentes o fuentes que no son Wi-Fi. Sin embargo, las redes Wi-Fi siguen siendo susceptibles al problema del nodo oculto y del nodo expuesto . ^[86]

Una señal Wi-Fi de velocidad estándar ocupa cinco canales en la banda de 2,4 GHz. La interferencia puede deberse a la superposición de canales. Los números de dos canales que difieran en cinco o más, como 2 y 7, no se superponen (sin interferencia de canal adyacente ). Por lo tanto, el dicho a menudo repetido de que los canales 1, 6 y 11 son los únicos canales que no se superponen no es exacto. Los canales 1, 6 y 11 son el único grupo de tres canales que no se superponen en América del Norte. Sin embargo, si la superposición es significativa depende del espacio físico. Los canales que están separados por cuatro interfieren en una cantidad insignificante, mucho menos que la reutilización de canales (que causa interferencia entre canales ), si los transmisores están separados por al menos unos pocos metros (yardas). ^[87]En Europa y Japón, donde el canal 13 está disponible, utilizando los canales 1, 5, 9 y 13 para 802.11g y 802.11n se recomienda .

Sin embargo, muchos puntos de acceso de 2.4 GHz 802.11by 802.11g están predeterminados en el mismo canal en el inicio inicial, lo que contribuye a la congestión en ciertos canales. La contaminación de Wi-Fi, o un número excesivo de puntos de acceso en el área, puede impedir el acceso e interferir con el uso de otros puntos de acceso por parte de otros dispositivos, así como con una relación señal-ruido (SNR) reducida entre los puntos de acceso. Estos problemas pueden convertirse en un problema en áreas de alta densidad, como grandes complejos de apartamentos o edificios de oficinas con muchos puntos de acceso Wi-Fi. ^[88]

Otros dispositivos utilizan la banda de 2,4 GHz: hornos de microondas, dispositivos de banda ISM, cámaras de seguridad , dispositivos de ZigBee, dispositivos Bluetooth, transmisores de video , teléfonos inalámbricos, monitores de bebés , ^[89] y, en algunos países, radioaficionados , todo lo cual puede causar interferencia adicional significativa. También es un problema cuando los municipios ^[90] u otras entidades grandes (como las universidades) buscan proporcionar una cobertura de área grande. En algunas bandas de 5 GHz, pueden producirse interferencias de los sistemas de radar en algunos lugares. Para las estaciones base que admiten esas bandas, emplean la selección dinámica de frecuencia que escucha el radar y, si se encuentra, no permitirá una red en esa banda.

Estas bandas pueden ser utilizadas por transmisores de baja potencia sin licencia y con pocas restricciones. Sin embargo, aunque la interferencia involuntaria es común, los usuarios que causan interferencia deliberada (en particular para intentar monopolizar localmente estas bandas con fines comerciales) han recibido multas elevadas. ^[91]

Rendimiento

Representación gráfica del rendimiento específico de la aplicación Wi-Fi (UDP) en la banda de 2,4 GHz , con 802.11g

Representación gráfica del rendimiento específico de la aplicación Wi-Fi (UDP) en la banda de 2,4 GHz , con 802.11n con 40 MHz

Varias variantes de capa 2 de IEEE 802.11 tienen características diferentes. En todos los tipos de 802.11, los rendimientos máximos alcanzables se dan en función de las mediciones en condiciones ideales o en las velocidades de datos de la capa 2. Sin embargo, esto no se aplica a las implementaciones típicas en las que los datos se transfieren entre dos puntos finales de los cuales al menos uno está normalmente conectado a una infraestructura cableada y el otro está conectado a una infraestructura a través de un enlace inalámbrico.

Esto significa que, por lo general, las tramas de datos pasan por un medio 802.11 (WLAN) y se convierten a 802.3 (Ethernet) o viceversa.

Debido a la diferencia en las longitudes de la trama (encabezado) de estos dos medios, el tamaño del paquete de una aplicación determina la velocidad de la transferencia de datos. Esto significa que una aplicación que utiliza paquetes pequeños (p. Ej., VoIP) crea un flujo de datos con un tráfico elevado (bajo rendimiento ).

Otros factores que contribuyen a la tasa de datos general de la aplicación son la velocidad con la que la aplicación transmite los paquetes (es decir, la tasa de datos) y la energía con la que se recibe la señal inalámbrica. Este último está determinado por la distancia y por la potencia de salida configurada de los dispositivos de comunicación. ^{[92] [93]}

Las mismas referencias se aplican a los gráficos de rendimiento adjuntos, que muestran mediciones de las mediciones de rendimiento UDP . Cada uno representa un rendimiento medio de 25 mediciones (las barras de error están ahí, pero apenas visibles debido a la pequeña variación), con un tamaño de paquete específico (pequeño o grande) y con una velocidad de datos específica (10 kbit / s - 100 Mbit). /s). También se incluyen marcadores para perfiles de tráfico de aplicaciones comunes. Este texto y las medidas no cubren los errores de paquetes, pero se puede encontrar información sobre esto en las referencias anteriores. La siguiente tabla muestra el rendimiento UDP máximo alcanzable (específico de la aplicación) en los mismos escenarios (las mismas referencias nuevamente) con varios tipos de WLAN (802.11). Los hosts de medición han estado separados por 25 metros (yardas) entre sí; de nuevo se ignora la pérdida.

Hardware

Un RouterBoard 112 integrado con U.FL - RSMA pigtail y tarjeta R52 mini PCI Wi-Fi ampliamente utilizada por los proveedores de servicios de Internet inalámbricos ( WISP ) en la República Checa

OSBRiDGE 3GN: punto de acceso 802.11n y puerta de enlace UMTS / GSM en un dispositivo

Wi-Fi permite la implementación inalámbrica de redes de área local (LAN). Además, los espacios donde no se pueden instalar cables, como áreas al aire libre y edificios históricos, pueden albergar LAN inalámbricas. Sin embargo, la construcción de muros de ciertos materiales, como piedra con alto contenido de metal, puede bloquear las señales de Wi-Fi.

Un dispositivo Wi-Fi es un dispositivo inalámbrico de corto alcance . Los dispositivos Wi-Fi se fabrican en chips de circuito integrado ( circuito RF ) RF CMOS . ^[94]

Desde principios de la década de 2000, los fabricantes están incorporando adaptadores de red inalámbrica a la mayoría de las computadoras portátiles. El precio de los conjuntos de chips para Wi-Fi sigue bajando, lo que la convierte en una opción de red económica incluida en cada vez más dispositivos. ^[95]

Diferentes marcas competitivas de puntos de acceso e interfaces de red de clientes pueden interactuar a un nivel básico de servicio. Los productos designados como "Wi-Fi Certified" por Wi-Fi Alliance son compatibles con versiones anteriores . A diferencia de los teléfonos móviles , cualquier dispositivo Wi-Fi estándar funciona en cualquier parte del mundo.

Punto de acceso

Un adaptador Wi-Fi inalámbrico G AirPort de un MacBook de Apple .

Un punto de acceso inalámbrico (WAP) conecta un grupo de dispositivos inalámbricos a una LAN cableada adyacente. Un punto de acceso se asemeja a un concentrador de red , que transmite datos entre dispositivos inalámbricos conectados además de un (generalmente) único dispositivo cableado conectado, generalmente un concentrador o conmutador Ethernet, lo que permite que los dispositivos inalámbricos se comuniquen con otros dispositivos cableados.

Adaptador inalámbrico

Controlador de interfaz de red inalámbrica Gigabyte GC-WB867D-I.

Los adaptadores inalámbricos permiten que los dispositivos se conecten a una red inalámbrica. Estos adaptadores se conectan a dispositivos mediante varias interconexiones internas o externas, como PCI, miniPCI, USB, ExpressCard , Cardbus y PC Card . A partir de 2010, la mayoría de las computadoras portátiles más nuevas vienen equipadas con adaptadores internos integrados.

Enrutador

Los enrutadores inalámbricos integran un punto de acceso inalámbrico, un conmutador Ethernet y una aplicación de firmware de enrutador interno que proporciona enrutamiento IP , NAT y reenvío de DNS a través de una interfaz WAN integrada. Un enrutador inalámbrico permite que los dispositivos LAN Ethernet cableados e inalámbricos se conecten a un dispositivo WAN (generalmente) único, como un módem por cable, un módem DSL o un módem óptico . Un enrutador inalámbrico permite que los tres dispositivos, principalmente el punto de acceso y el enrutador, se configuren a través de una utilidad central. Esta utilidad suele ser un servidor web integradoaccesible para clientes LAN inalámbricos y cableados y, a menudo, opcionalmente para clientes WAN. Esta utilidad también puede ser una aplicación que se ejecuta en una computadora, como es el caso de AirPort de Apple, que se administra con la utilidad AirPort en macOS e iOS. ^[96]

Puente

Los puentes de red inalámbrica pueden actuar para conectar dos redes para formar una sola red en la capa de enlace de datos a través de Wi-Fi. El estándar principal es el sistema de distribución inalámbrica (WDS).

El puenteo inalámbrico puede conectar una red cableada a una red inalámbrica. Un puente se diferencia de un punto de acceso: un punto de acceso normalmente conecta dispositivos inalámbricos a una red cableada. Se pueden usar dos dispositivos de puente inalámbrico para conectar dos redes cableadas a través de un enlace inalámbrico, lo que resulta útil en situaciones en las que una conexión cableada puede no estar disponible, como entre dos hogares separados o para dispositivos que no tienen capacidad de red inalámbrica (pero tienen capacidad de red cableada) , como dispositivos de entretenimiento para consumidores; Alternativamente, se puede usar un puente inalámbrico para permitir que un dispositivo que admita una conexión por cable funcione con un estándar de red inalámbrica que sea más rápido que lo que admite la función de conectividad de red inalámbrica (dongle externo o incorporado) admitido por el dispositivo (por ejemplo, habilitando Wireless -N velocidades (hasta la velocidad máxima admitida en el puerto Ethernet con cable tanto en el puente como en los dispositivos conectados, incluido el punto de acceso inalámbrico) para un dispositivo que solo admite Wireless-G). También se puede usar un puente inalámbrico de doble banda para habilitar el funcionamiento de la red inalámbrica de 5 GHz en un dispositivo que solo admite tecnología inalámbrica de 2,4 GHz y tiene un puerto Ethernet con cable.

Repetidor

Extensores de rango inalámbricos o repetidores inalámbricospuede ampliar el alcance de una red inalámbrica existente. Los extensores de rango colocados estratégicamente pueden alargar un área de señal o permitir que el área de señal alcance alrededor de barreras como las que pertenecen a los pasillos en forma de L. Los dispositivos inalámbricos conectados a través de repetidores sufren una mayor latencia para cada salto y puede haber una reducción en el rendimiento máximo de datos disponibles. Además, el efecto de usuarios adicionales que utilizan una red que emplea extensores de alcance inalámbricos es consumir el ancho de banda disponible más rápido de lo que sería el caso en el que un solo usuario migra alrededor de una red que emplea extensores. Por esta razón, los extensores de rango inalámbricos funcionan mejor en redes que admiten requisitos de bajo rendimiento de tráfico,como en los casos en los que un solo usuario con una tableta equipada con Wi-Fi migra alrededor de las partes combinadas extendidas y no extendidas de la red total conectada. Además, un dispositivo inalámbrico conectado a cualquiera de los repetidores de la cadena tiene un rendimiento de datos limitado por el "eslabón más débil" de la cadena entre el origen y el final de la conexión. Las redes que utilizan extensores inalámbricos son más propensas a degradarse por la interferencia de puntos de acceso vecinos que bordean partes de la red extendida y que pasan a ocupar el mismo canal que la red extendida.Las redes que utilizan extensores inalámbricos son más propensas a degradarse por la interferencia de puntos de acceso vecinos que bordean partes de la red extendida y que pasan a ocupar el mismo canal que la red extendida.Las redes que utilizan extensores inalámbricos son más propensas a degradarse por la interferencia de puntos de acceso vecinos que bordean partes de la red extendida y que pasan a ocupar el mismo canal que la red extendida.

Sistemas integrados

Módulo de serie a Wi-Fi integrado

El estándar de seguridad, Wi-Fi Protected Setup , permite que los dispositivos integrados con una interfaz gráfica de usuario limitada se conecten a Internet con facilidad. La configuración protegida de Wi-Fi tiene 2 configuraciones: la configuración del botón pulsador y la configuración del PIN. Estos dispositivos integrados también se denominan Internet de las cosas y son sistemas integrados de bajo consumo que funcionan con baterías. Varios fabricantes de Wi-Fi diseñan chips y módulos para Wi-Fi integrado, como GainSpan. ^[97]

Cada vez más en los últimos años (particularmente a partir de 2007 ^[actualizar]), se han hecho disponibles módulos Wi-Fi integrados que incorporan un sistema operativo en tiempo real y proporcionan un medio simple de habilitar de forma inalámbrica cualquier dispositivo que pueda comunicarse a través de un puerto serie. ^[98] Esto permite el diseño de dispositivos de monitorización sencillos. Un ejemplo es un dispositivo de ECG portátil que monitorea a un paciente en casa. Este dispositivo habilitado para Wi-Fi puede comunicarse a través de Internet. ^[99]

Estos módulos de Wi-Fi están diseñados por fabricantes de equipos originales para que los implementadores solo necesiten un conocimiento mínimo de Wi-Fi para proporcionar conectividad Wi-Fi para sus productos.

En junio de 2014, Texas Instruments presentó el primer microcontrolador ARM Cortex-M4 con un MCU Wi-Fi dedicado integrado, el SimpleLink CC3200. Hace que los sistemas integrados con conectividad Wi-Fi se puedan construir como dispositivos de un solo chip, lo que reduce su costo y tamaño mínimo, lo que hace que sea más práctico construir controladores de red inalámbrica en objetos ordinarios y económicos. ^[100]

Seguridad de la red

Artículo principal: seguridad inalámbrica

El principal problema con la seguridad de la red inalámbrica es su acceso simplificado a la red en comparación con las redes cableadas tradicionales como Ethernet. Con las redes cableadas, uno debe obtener acceso a un edificio (conectarse físicamente a la red interna) o atravesar un firewall externo . Para acceder a Wi-Fi, uno simplemente debe estar dentro del alcance de la red Wi-Fi. La mayoría de las redes comerciales protegen los datos y los sistemas confidenciales al intentar no permitir el acceso externo. Habilitar la conectividad inalámbrica reduce la seguridad si la red utiliza un cifrado inadecuado o nulo. ^{[101] [102] [103]}

Un atacante que ha obtenido acceso a un enrutador de red Wi-Fi puede iniciar un ataque de suplantación de DNS contra cualquier otro usuario de la red forjando una respuesta antes de que el servidor DNS consultado tenga la oportunidad de responder. ^[104]

Métodos de protección

Una medida común para disuadir a los usuarios no autorizados consiste en ocultar el nombre del punto de acceso desactivando la transmisión SSID. Si bien es efectivo contra el usuario ocasional, es ineficaz como método de seguridad porque el SSID se transmite de forma clara en respuesta a una consulta de SSID del cliente. Otro método consiste en permitir que se unan a la red únicamente ordenadores con direcciones MAC conocidas, ^[105] pero es posible que determinados espías puedan unirse a la red falsificando una dirección autorizada.

El cifrado Wired Equivalent Privacy (WEP) se diseñó para proteger contra el espionaje casual, pero ya no se considera seguro. Herramientas como AirSnort o Aircrack -ng pueden recuperar rápidamente las claves de cifrado WEP. ^[106] Debido a la debilidad de WEP, la Wi-Fi Alliance aprobó el acceso protegido Wi-Fi (WPA) que usa TKIP . WPA fue diseñado específicamente para funcionar con equipos más antiguos, generalmente a través de una actualización de firmware. Aunque es más seguro que WEP, WPA tiene vulnerabilidades conocidas.

El WPA2 más seguro que usa Advanced Encryption Standard se introdujo en 2004 y es compatible con la mayoría de los dispositivos Wi-Fi nuevos. WPA2 es totalmente compatible con WPA. ^[107] En 2017, se descubrió una falla en el protocolo WPA2, lo que permitió un ataque de reproducción clave, conocido como KRACK . ^{[108] [109]}

Una falla en una función agregada a Wi-Fi en 2007, llamada Configuración protegida de Wi-Fi (WPS), permitió que la seguridad WPA y WPA2 se pasara por alto y se rompiera de manera efectiva en muchas situaciones. El único remedio a finales de 2011 era desactivar la configuración protegida Wi-Fi, ^[110] que no siempre es posible.

Las redes privadas virtuales se pueden utilizar para mejorar la confidencialidad de los datos transportados a través de redes Wi-Fi, especialmente redes Wi-Fi públicas. ^[111]

Riesgos para la seguridad de los datos

El antiguo estándar de encriptación inalámbrica , Privacidad equivalente por cable (WEP), se ha demostrado que se puede romper fácilmente incluso cuando se configura correctamente. El cifrado de acceso protegido Wi-Fi (WPA y WPA2), que estuvo disponible en los dispositivos en 2003, tenía como objetivo resolver este problema. Los puntos de acceso Wi-Fi suelen tener un modo ( abierto ) sin cifrado . Los usuarios novatos se benefician de un dispositivo de configuración cero que funciona de inmediato, pero este valor predeterminado no habilita ninguna seguridad inalámbrica , lo que proporciona acceso inalámbrico abierto a una LAN. Para activar la seguridad, el usuario debe configurar el dispositivo, generalmente a través de una interfaz gráfica de usuario de software.(GUI). En redes Wi-Fi no cifradas, los dispositivos que se conectan pueden monitorear y registrar datos (incluida la información personal). Estas redes solo pueden protegerse mediante el uso de otros medios de protección, como una VPN o un protocolo seguro de transferencia de hipertexto sobre seguridad de la capa de transporte ( HTTPS ).

El cifrado de acceso protegido Wi-Fi (WPA2) se considera seguro, siempre que se utilice una contraseña segura . En 2018, se anunció WPA3 como reemplazo de WPA2, aumentando la seguridad; ^[112] se lanzó el 26 de junio. ^[113]

A cuestas

Artículo principal: Piggybacking (acceso a Internet)

Más información: Legalidad del transporte a cuestas

Más información: Configuración protegida de Wi-Fi § Problemas de seguridad física

El transporte a cuestas se refiere al acceso a una conexión inalámbrica a Internet al poner la computadora de uno dentro del alcance de la conexión inalámbrica de otra persona y usar ese servicio sin el permiso o conocimiento explícito del suscriptor.

Durante la adopción popular temprana de 802.11 , se animó a proporcionar puntos de acceso abiertos para que los usaran cualquier persona dentro del alcance ^{[¿ por quién? ]} para cultivar redes comunitarias inalámbricas , ^[114] particularmente porque las personas, en promedio, usan solo una fracción de su ancho de banda descendente en un momento dado.

La tala recreativa y el mapeo de los puntos de acceso de otras personas se conocen como wardriving . De hecho, muchos puntos de acceso se instalan intencionalmente sin la seguridad activada para que puedan utilizarse como un servicio gratuito. Proporcionar acceso a la conexión a Internet de una persona de esta manera puede infringir los Términos de servicio o el contrato con el ISP . Estas actividades no dan lugar a sanciones en la mayoría de las jurisdicciones; sin embargo, la legislación y la jurisprudencia difieren considerablemente en todo el mundo. Una propuesta para dejar grafitis que describan los servicios disponibles se denominó warchalking . ^[115]

El piggybacking a menudo ocurre involuntariamente: un usuario técnicamente desconocido puede no cambiar la configuración "no segura" predeterminada de su punto de acceso y los sistemas operativos se pueden configurar para conectarse automáticamente a cualquier red inalámbrica disponible. Un usuario que inicia una computadora portátil cerca de un punto de acceso puede encontrar que la computadora se ha unido a la red sin ninguna indicación visible. Además, un usuario que tenga la intención de unirse a una red puede terminar en otra si esta última tiene una señal más fuerte. En combinación con el descubrimiento automático de otros recursos de red (ver DHCP y Zeroconf ), esto podría llevar a los usuarios inalámbricos a enviar datos confidenciales al intermediario equivocado cuando buscan un destino (ver ataque man-in-the-middle). Por ejemplo, un usuario podría utilizar inadvertidamente una red no segura para iniciar sesión en un sitio web , haciendo que las credenciales de inicio de sesión estén disponibles para cualquiera que esté escuchando, si el sitio web utiliza un protocolo inseguro como HTTP simple sin TLS .

Un usuario no autorizado puede obtener información de seguridad (frase de contraseña preestablecida de fábrica y / o PIN de configuración protegida de Wi-Fi) de una etiqueta en un punto de acceso inalámbrico puede usar esta información (o conectarse mediante el método de botón de configuración protegida de Wi-Fi) para cometer errores no autorizados y / o actividades ilícitas.

Aspectos sociales

Ver también: Internet § Impacto social

El acceso inalámbrico a Internet se ha integrado mucho más en la sociedad. Por tanto, ha cambiado el funcionamiento de la sociedad de muchas formas.

Influencia en los países en desarrollo

Ver también: Wi-Fi de largo alcance

Más de la mitad del mundo no tiene acceso a Internet ^{[116], en} especial las zonas rurales de los países en desarrollo. La tecnología que se ha implementado en países más desarrollados suele ser costosa y de bajo consumo energético. Esto ha llevado a que las naciones en desarrollo utilicen más redes de baja tecnología, implementando con frecuencia fuentes de energía renovables que solo se pueden mantener a través de la energía solar , creando una red que es resistente a interrupciones como cortes de energía. Por ejemplo, en 2007 se construyó una red de 450 km (280 millas) entre Cabo Pantoja e Iquitos en Perú en la que todo el equipo funciona únicamente con paneles solares . ^[116]Estas redes Wi-Fi de largo alcance tienen dos usos principales: ofrecer acceso a Internet a poblaciones en aldeas aisladas y brindar atención médica a comunidades aisladas. En el caso del ejemplo mencionado, conecta el hospital central de Iquitos con 15 puestos médicos destinados al diagnóstico remoto. ^[116]

Hábitos de trabajo

El acceso a Wi-Fi en espacios públicos como cafés o parques permite a las personas, en particular a los autónomos, trabajar de forma remota. ^[117] Un artículo de 2009 señala que la disponibilidad de acceso inalámbrico permite a las personas elegir entre una amplia gama de lugares para trabajar. Mientras que la accesibilidad de Wi-Fi es el factor más importante a la hora de elegir un lugar para trabajar (75% de las personas elegiría un lugar que proporcione Wi-Fi en lugar de uno que no), ^[117] otros factores influyen en la elección de un punto de acceso específico. Estos varían desde la accesibilidad de otros recursos, como los libros, la ubicación del lugar de trabajo y el aspecto social de conocer a otras personas en el mismo lugar. Además, el aumento de personas que trabajan desde lugares públicos da como resultado más clientes para las empresas locales, lo que proporciona un estímulo económico a la zona.

Además, en el mismo estudio se ha observado que la conexión inalámbrica proporciona más libertad de movimiento mientras se trabaja. Tanto a la hora de trabajar en casa como desde la oficina permite el desplazamiento entre diferentes estancias o áreas. En algunas oficinas (especialmente las oficinas de Cisco en Nueva York) los empleados no tienen escritorios asignados, pero pueden trabajar desde cualquier oficina conectando su computadora portátil a un punto de acceso Wi-Fi . ^[117]

Vivienda

Internet se ha convertido en una parte integral de la vida. El 81,9% de los hogares estadounidenses tiene acceso a Internet. ^[118] Además, el 89% de los hogares estadounidenses con banda ancha se conectan a través de tecnologías inalámbricas. ^{[119] El} 72,9% de los hogares estadounidenses tienen Wi-Fi.

Las redes wifi también han influido en la disposición del interior de hogares y hoteles. Por ejemplo, los arquitectos han descrito que sus clientes ya no querían solo una habitación como oficina en casa, sino que les gustaría trabajar cerca de la chimenea o tener la posibilidad de trabajar en diferentes habitaciones. Esto contradice las ideas preexistentes del arquitecto sobre el uso de las habitaciones que diseñaron. Además, algunos hoteles han notado que los huéspedes prefieren quedarse en ciertas habitaciones ya que reciben una red Wi-Fi más fuerte. ^[117]

Problemas de salud

Más información: dispositivos electrónicos inalámbricos y salud

La Organización Mundial de la Salud (OMS) dice que "no se esperan efectos en la salud de la exposición a campos de RF de estaciones base y redes inalámbricas", pero señala que promueven la investigación de los efectos de otras fuentes de RF. ^{[120] [121]} (una categoría utilizada cuando "una asociación causal se considera creíble, pero cuando el azar, el sesgo o la confusión no pueden descartarse con una confianza razonable"), ^[122] esta clasificación se basó en los riesgos asociados con el uso de teléfonos inalámbricos en lugar de redes Wi-Fi.

La Agencia de Protección de la Salud del Reino Unido informó en 2007 que la exposición a Wi-Fi durante un año da como resultado "la misma cantidad de radiación de una llamada de teléfono móvil de 20 minutos". ^[123]

Una revisión de estudios en los que participaron 725 personas que afirmaron hipersensibilidad electromagnética , "... sugiere que la 'hipersensibilidad electromagnética' no está relacionada con la presencia de un campo electromagnético, aunque se requiere más investigación sobre este fenómeno". ^[124]

Alternativas

Varias otras tecnologías "inalámbricas" ofrecen alternativas al Wi-Fi en algunos casos:

• Bluetooth, red de corta distancia
• Bluetooth Low Energy , una variante de bajo consumo
• Zigbee , baja potencia, baja velocidad de datos y proximidad
• Redes celulares, tal como las usan los teléfonos inteligentes
• WiMax , proporciona conexión inalámbrica a Internet desde el exterior de los hogares individuales

Algunas alternativas son "sin cables nuevos", reutilizando el cable existente:

• G.hn sobre el cableado doméstico existente, como líneas telefónicas y eléctricas

Varias tecnologías cableadas para redes de computadoras brindan, en algunos casos, alternativas viables, en particular:

• Ethernet sobre par trenzado

Ver también

• Gi-Fi: término utilizado por algunos medios especializados para referirse a versiones más rápidas de los estándares IEEE 802.11
• HiperLAN
• Sistema de posicionamiento interior
• Li-Fi
• Lista de canales WLAN
• Compatibilidad con Wi-Fi del sistema operativo
• Comunicación por línea eléctrica
• Estrategia de inclusión digital de San Francisco
• WiGig
• Alianza de banda ancha inalámbrica
• Wi-Fi directo
• Hotspot (Wi-Fi)
• Bluetooth

Referencias

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Notas

1. En algunos casos, la dirección asignada de fábrica se puede anular, ya sea para evitar un cambio de dirección cuando se reemplaza un adaptador o para usar direcciones administradas localmente .
2. A menos que se ponga en modo promiscuo .
3. Esta propiedad de "uno habla, todos escuchan" es una debilidad de seguridad del medio Wi-Fi compartido, ya que un nodo en una red Wi-Fi puede escuchar a escondidas todo el tráfico en el cable si así lo desea.
4. A menos que se ponga en modo promiscuo .

Lectura adicional

• Los autores de la WNDW (1 de marzo de 2013). Butler, Jane (ed.). Redes inalámbricas en el mundo en desarrollo (Tercera ed.). ISBN 978-1-4840-3935-9.