Historia de las Redes Inalámbricas

En los últimos años se ha verificado la proliferación de redes inalámbricas. Esto se debe a varias razones, como el estilo de vida actual, la necesidad de mantener conectividad a redes locales o Internet de forma constante, el soporte a la movilidad, mayor flexibilidad, etc.

La aparición de las redes inalámbricas ofrece muchas ventajas además de las referidas anteriormente. Entre ellas está la compatibilidad con las redes cableadas ya existentes, la facilidad de instalación, la reducción en los costes, la sencillez de administración, su escalabilidad, la capacidad de atravesar barreras físicas, etc. Pero su existencia no es fruto de un trabajo ni mucho menos sencillo, para comprender como hemos llegado hasta las redes WI-FI actuales, será mejor que vayamos al origen de las comunicaciones sin cable.

Orígenes de la comunicación inalámbrica

Para hablar de la historia de las redes inalámbricas nos remontaremos 1880, en este año, Graham Bell y Summer Tainter inventaron el primer aparato de comunicación sin cables, el fotófono. El fotófono permitía la transmisión del sonido por medio de una emisión de luz, pero no tuvo mucho éxito debido a que por aquel entonces todavía no se distribuía la electricidad y las primeras bombillas se habían inventado un año antes.

Esquema de funcionamiento de un fotófono

En 1888 el físico alemán Rudolf Hertz realizó la primera transmisión sin cables con ondas electromagnéticas mediante un oscilador que usó como emisor y un resonador que hacía el papel de receptor. Seis años después, las ondas de radio ya eran un medio de comunicación. En 1899 Guillermo Marconi consiguió establecer comunicaciones inalámbricas a través del canal de la Mancha, entre Dover y Wilmereux y, en 1907, se transmitían los primeros mensajes completos a través del Atlántico. Durante la Segunda Guerra Mundial se produjeron importantes avances en este campo.

Primera red local inalámbrica

No fue hasta 1971 cuando un grupo de investigadores bajo la dirección de Norman Abramson, en la Universidad de Hawaii, crearon el primer sistema de conmutación de paquetes mediante una red de comunicación por radio, dicha red se llamo ALOHA. Ésta es la primera red de área local inalámbrica (WLAN), estaba formada por 7 computadoras situadas en distintas islas que se podían comunicar con un ordenador central al cual pedían que realizara cálculos. Uno de los primeros problemas que tuvieron y que tiene todo nuevo tipo de red inventada fue el control de acceso al medio (MAC), es decir, el protocolo a seguir para evitar que las distintas estaciones solapen sus mensajes entre sí. En un principio se solucionó haciendo que la estación central emitiera una señal intermitente en una frecuencia distinta a la del resto de computadoras mientras estuviera libre, de tal forma que cuando una de las otras estaciones se disponía a transmitir, antes “escuchaba” y se cercioraba de que la central estaba emitiendo dicha señal para entonces enviar su mensaje, esto se conoce como CSMA (Carrier Sense Multiple Access).

Red Aloha

Un año después Aloha se conectó mediante ARPANET al continente americano. ARPANET es una red de computadoras creada por el Departamento de Defensa de los EEUU como medio de comunicación para los diferentes organismos del país.

A finales de la década de los setenta se publicaron los resultados de un experimento consistente en utilizar enlaces infrarrojos para crear una red local en una fábrica llevado a cabo por IBM en Suiza.

Funcionamiento

La forma de trabajar de las redes a grosso modo es la siguiente:
Como ya hemos visto se utilizan ondas electromagnéticas para transportar información de un punto a otro, para este objetivo se hace uso de ondas portadoras. Estas ondas son de una frecuencia mucho más alta que la onda moduladora (la señal que contiene la información a transmitir). La onda moduladora se acopla con la portadora, a esto se llama modulación, surgiendo una señal de radio que ocupa más de una frecuencia (un ancho de banda) debido a que la frecuencia de la primera se acopla a la de la segunda. Gracias a esto pueden existir varias portadoras simultáneamente en el mismo espacio sin interferirse, siempre y cuando se transmitan en diferentes frecuencias. Otra ventaja de la modulación mediante ondas portadoras es la mayor facilidad en la transmisión de la información. Resulta más barato transmitir una señal de frecuencia alta (como es la modulada) y el alcance es mayor. El receptor se sintoniza para seleccionar una frecuencia de radio y rechazar las demás, tras esto demodulará la señal para obtener los datos originales, es decir, la onda moduladora. Como curiosidad, el dispositivo electrónico encargado de esta tarea se llama módem debido a que MOdula y DEModula.

En el ejemplo anterior, la primera onda es la moduladora, la segunda la portadora y, la tercera, la combinación de las dos anteriores.

IEEE

Para que las redes inalámbricas se pudieran expandir sin problemas de compatibilidad había que establecer unos estándares, por ello IEEE creó un grupo de trabajo específico para esta tarea llamado 802.11, así pues, se definiría con este estándar el uso del nivel físico y de enlace de datos de la red (donde entra la MAC comentada anteriormente), especificando sus normas de funcionamiento. De este modo lo único que diferencia una red inalámbrica de una que no lo es, es cómo se transmiten los paquetes de datos, el resto es idéntico. La consecuencia de esto es que el software que vaya funcionar con la red, no deberá tener en cuenta qué tipo de red es y que ambos tipos de redes son totalmente compatibles.

IEEE 802.11 define dos modos básicos de operación: ad-hoc e infraestructura. El primero se basa en que los terminales se comunican libremente entre sí, se suele encontrar en entornos militares, operaciones de emergencia, redes de sensores, comunicación entre vehículos, etc. El segundo y mayoritario, en que los equipos están conectados con uno o más puntos de acceso normalmente conectados a una red cableada que se encargan del control de acceso al medio, podemos ver este modo de operación en hogares, empresas e instituciones públicas.

Infraestructura

Ad-hoc

WECA -WIFI

En 1999 Nokia y Symbol Technologies crearon la asociación Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), que en 2003 fue renombrada a WI-FI Alliance (WIreless FIdelity), el objetivo de ésta fue crear una marca que permitiese fomentar más fácilmente la tecnología inalámbrica y asegurar la compatibilidad de equipos. En el 2000, la WECA certificó según la norma 802.11b (revisión del 802.11 original) que todos los equipos con el sello WI-FI podrán trabajar juntos sin problemas. 802.11b utilizaba la banda de los 2,4Ghz y alcanzaba una velocidad de 11Mbps. Posteriormente surgiría 802.11a que generó problemas puesto que usaba la banda de los 5Ghz que, si bien estaba libre en Estados Unidos, en Europa estaba reservada para fines militares. Esto generó un parón en ésta tecnología inalámbrica, lo que nos hace ver la importancia de la instauración de unos estándares válidos para todos. En 2003 tras costosas deliberaciones vio la luz el 802.11g que funcionaba en la misma banda que la “b”, pero tenía una velocidad máxima de 54Mbps.

Las complicaciones que acarreó la convivencia de estos tres estándares “a”, “b” y “g”, se debían a que eran incompatibles. Para resolver esta situación se comenzó a producir hardware capaz de saltar entre estas tres especificaciones sin cortar la conexión para ello y lanzando soluciones multipunto. Llegados a este caso, Europa puso la banda de los 5Ghz a disposición del uso civil, actualmente hay otras tecnologías que usan estas frecuencias, como el Bluetooth. Hoy en día el estándar vigente en el software común es el 802.11n que va en los 2,4Ghz y 5Ghz simultáneamente con una velocidad de 108Mbps aunque la velocidad real podría llegar en un futuro a los 600Mbps. Es curioso el hecho de que hay fabricantes de hardware que sacaron al mercado tarjetas WI-FI compatibles con 802.11n antes de que su certificación, por lo que realmente son compatibles con el borrador y no con el definitivo.

Uno de los grandes inconvenientes de las redes inalámbricas es la seguridad, pues las ondas de radio pueden ser captadas por cualquier receptor y existen programas capaces de capturar paquetes a través de tarjetas WI-FI. Ya en 1999 con el estándar original 802.11 se incluyó Wired Equivalent Privacy (WEP), un sistema de cifrado para este tipo de redes que permite cifrar la información que transmite con claves de 64 o 128 bits. Debido a las vulnerabilidades descubiertas en el sistema WEP en 2003 se desarrolló WPA en la versión 802.11i del estándar IEEE. WPA autentica los usuarios mediante el uso de un servidor donde se almacenan las credenciales y las contraseñas de los usuarios de la red. Un año después, sobre 802.11i, se ratificó WPA2, una mejora del anterior que hoy en día, se considera el protocolo más robusto para WI-FI. Tanto WPA como WPA2 no sustituyen WEP, sino que lo refuerzan.

Otras desventajas que tienen las redes WI-FI es la incompatibilidad con otros sistemas inalámbricos como Bluetooth, UMTS, GPRS, etc. Así como la menor velocidad en comparación con las redes cableadas debido a las interferencias (otras señales de redes inalámbricas), ruidos como las ondas que emite un microondas por ejemplo y pérdidas de señal que el ambiente puede acarrear. Estos problemas se pueden solucionar en parte generando canales de tráfico simultáneos entre las distintas antenas de los productos 802.11n.

WIMAX

Actualmente existe una norma de transmisión de datos llamada WIMAX (IEEE 802.16) que utiliza las ondas de radio en las frecuencias 2,5 y 5Ghz, es una tecnología dentro de las conocidas como tecnologías de última milla. Está diseñada para dar servicios de banda ancha en zonas donde el despliegue de cable o fibra por baja densidad de población representa unos costes por usuario muy elevados. Éste sistema cubre distancias de hasta 80km y una velocidad máxima de 75Mbps.

Finalmente, hay que señalar que las redes de Internet inalámbricas siguen en constante desarrollo para mayores velocidades de transmisión, para obtener tecnologías que mejoren la conectividad, la fiabilidad, la seguridad y que resuelvan problemas de ruidos e interferencias.

Bibliografía

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