Wireless MAN

Una solución bottom-up de conectividad inalámbrica

versión 1.0 - Madrid, Junio-Julio 2002

Gregorio Robles grex@scouts-es.org

La popularización de las redes de área local inalámbricas y su posible interconexión ha dado piea que potencialmente se puedan crear redes inalámbricas, incluso móviles, de gran ancho debanda en amplias zonas urbanas dando lugar a redes metropolitanas. Este documento pretendeestudiar este tipo de redes y las tecnologías subyacentes, los problemas que plantean, susposibilidades y expectativas, a la vez que se las compará con otro tipo de soluciones por las quese está apostando tecnológicamente por parte de las compañias telefónicas como son las redesde telefonía móvil de tercera generación.

Curso de doctorado "Temas Avanzados de Redes de Ordenadores" Departamento de Ingeniería Telemática - Universidad Politécnica de Madrid

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1. Redes Wireless LANLas redes inalámbricas de área local se diferencian de las redes de área local tradicionales enque los terminales no están interconectados físicamente mediante un cable. El soporte físico delbus ha pasado de ser un cable a ir a través de las ondas. Esto es posible, en gran parte, a que losorganismos internacionales que establecen el reparto de las frecuencias han dejado libres variasfranjas para uso personal o privado. Este tipo de frecuencias son usadas, por ejemplo, porteléfonos fijos inalámbricos, walkie-talkies etc. En cambio y en contra de lo que se piensacomúnmente, los aficionados a la radio-afición cuentan con unas frecuencias por las que tienenque aboner unos cánones.

Desde hace poco, existe una nueva tecnología que hace uso de las frecuencias libres de licencia:las redes de area local inalámbricas. Las LAN inalámbricas utilizan básicamente longitudes deonda correspondientes a las microondas (2,4 GHz y 5 GHz) y permiten tener anchos de bandaapreciables (desde 1 MB/s en las primeras versiones hasta llegar a los 54 MB/s de los últimosestándares). También es verdad que aunque la banda alrededor de los 5 GHz es abierta en todoel mundo, el ancho de banda que se puede ocupar depende de la situación particular que hayaimpuesto cada legislador. Es por ello que en Europa se pueden utilizar hasta 455 MHz, mientrasque en Norteamérica el ancho de banda se restringe a 300 MHz y en Japón a 100 MHz.

En muchos sitios, las redes Ethernet de cable tradicionales han sido ampliadas con laimplantación de este tipo de redes inalámbricas. La interconexión de varias redes locales (comopor ejemplo en el caso de redes inalámbricas que se extienden en todo el campus universitario)ha propiciado que algunos visionarios hayan visto la posibilidad de crear un red metropolitanacon gran ancho de banda y con la posibilidad de acceso a Internet, de forma que se pudieraacceder a cualquier servicio de los que comúnmente se utilizan en Internet (correo, web, ftp,etc.) desde cualquier lugar dentro del ámbito metropolitano.

1.1. Tipos de Redes de área localExisten diferentes tipos de estándares y productos para redes de área local. En este apartado sepretenden introducir los más populares, mostrando sus características y requisitos técnicos. Seresumirán los aspectos más relevantes de cada uno de ellos en un cuadro tras haber sidopresentados.

1.1.1. Redes IEEE 802.11 (a,b,g)

Las redes IEEE 802.11 suponen la apuesta del IEEE por las redes inalámbricas. Toda ellas sebasan en una red tipo Ethernet y, aunque su filosofía es la misma, difieren en la banda defrecuencia utilizada, el ancho de banda que ofrecen, etc. etc. Mientras veremos que las redes

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Bluetooth se han implantado en componentes electrónicos de la gama baja, las redes 802.11están siendo mayormente utilizadas a la hora de interconectar portátiles y PDAs.

La especificación original de 802.11 preveía conexiones a velocidades de 1 ó 2 MB/s en labanda de los 2,4 GHz utilizando salto de frecuencias (FHSS) o secuencia directa (DSSS).

FHSS y DSSS son dos tipos de espectro expandido (spread spectrum). El objetivo principal a lahora de utilizar el espectro expandido es transmitir ocupando una banda de frecuencias mayorde la requerida. Su creación se debe a investigaciones militares durante la Segunda GuerraMundial, ya que de esta forma se evitaban ataques y escuchas. FHSS (salto de frecuencias) sebasa en que transimite en diferentes bandas de frecuencias, produciéndose saltos de una otra deuna forma aleatoria que es posble predecir. Por contra, con DSSS (secuencia directa) se envíanvarios bits por cada bit de información real.

Otra de las características comunes en las diferentes implementaciones del estándar 802.11 es eluso de WEP, Wireless Equivalent Privacy. WEP tiene como objetivo conseguir una seguridadequivalente a la de las redes convencionales (de cable). El problema reside en que las redestradicionales basan gran parte de su seguridad en que es difícil comprometer el cable, mientrasque la comunicación de las redes inalámbricas va por el aire. WEP es un protocolorazonablemente fuerte y computacionalmente eficiente. Sin embargo, su uso no deja de seropcional y recientemente se ha descubierto que no es del todo seguro, tal y como ha demostradoun estudio de una universidad americana.

Dentro de la familia de las 802.11, el estándar más extendido a día de hoy es el 802.11b,también conocido como wi-fi (wireless fidelity). wi-fi es un término registrado auspiciado porla WECA, cuya finalidad es certificar productos de diferentes fabricantes basados en 802.11b ycapaces de interoperar entre sí. Utiliza la banda de los 2,4 GHz y proporciona anchos de bandade hasta 11 MB/s. En espacios de interior es capaz de comunicar nodos separados 50 metrosentre sí, mientras que llega a los 100 metros en el exterior.

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La siguiente generación de las 802.11 viene de mano de 802.11a, también denominada WLAN.Esta implementación utiliza la banda de los 5 GHz y puede llegar a ofrecer el nada despreciableancho de banda de hasta 54 MB/s. Para evitar interferencias se transmite en OFDM(Multiplexación por División en Frecuencia Ortogonal), que además significa una dificultadañadida a la hora de espiar la red. Probablemente por su alto precio haya hecho que todavía nose hayan extendido. Además presentan un gran hándicap que genera series dudas y es que sonincompatibles con las anteriores.

Para terminar con las redes 802.11, cabe mencionar que también existe el estándar 802.11g.Esta versión proporciona entre 20 y 54 Mbps usando DSSS y OFDM. La característica que lohace especialmente interesante es su compatibilidad con las 802.11b y que tienen mayoralcance y menor consumo que las 802.11a.

802.11b, Wi-Fi

Frecuencia longitud de onda 2.4GHz ( 2.400-2.4835 in North America)

Ancho de banda de datos 11Mbps, 5Mbps, 2Mpbs, 1Mbps

Medidas de seguridadWEP -- Wireless Equivalency Protocol encombinación con espectro de dispersión directa

Rango de Operación óptima 50 metros dentro, 100 metros afuera

Adaptado para un propósitoespecífico o para un tipo de dispositivo

Ordenadores portátiles, ordenadores desobremesa donde cablear entraña dificultades, PDAs

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802.11a, WLAN

Frecuencia longitud de onda 5GHz

Ancho de banda de datos 54Mbps, 48Mbps, 36Mbps, 24Mbps, 12Mbps, 6Mbps

Medidas de seguridad WEP, OFDM

Rango de Operación óptima 50 metros dentro, 100 metros afuera

Adaptado para un propósitoespecífico o para un tipo de dispositivo

Ordenadores portátiles móviles en entornos privados oempresariales, ordenadores de sobremesa allí dondecablear sea inconveniente

802.11g

Frecuencia longitud de onda 2.4GHz

Ancho de banda de datos 54 Mbps

Medidas de seguridad WEP, OFDM

Rango de Operación óptima 50 metros dentro, 100 metros afuera

Adaptado para un propósitoespecífico o para un tipo de dispositivo

Ordenadores portátiles, ordenadores de sobremesadonde cablear entraña dificultades, PDAs. Compatiblehacia atrás con las redes 802.11b

1.1.2. Redes Bluetooth

Bluetooth, nombre proveniente del vikingo Harald Bluetooth, es una tecnología que está siendousada con éxito en quits manos libres de los teléfonos móviles, auriculares estéreo, portátiles yPDAs. Existe una extensa lista de productos que han sido aprobados por el grupo de interés deBluetooth, algunos de los cuales son herramientas o componentes para crear otros productosBluetooth. Utiliza un rango de frecuencias de los 2,4 GHz a los 2,4835 GHz, aunque lautilización exacta del espectro cambia de país en país. Por ejemplo, en Francia el rango defrecuencias utilizado va de los 2.4465GHz a los 2.4835GHz. Por eso, es probable que losproductos Bluetooth adquiridos en un país no interoperen con productos Bluetooth que esténdestinados a ser consumidos en otro país.

En cuanto al ancho de banda disponible por los usuarios, la versión 1.1 permitía lacomunicación a 721 Kb/s, mientras su sucesora (la 1.2) consigue hasta los 10 Mbps. Lasmedidas de seguridad que incorpora son una dirección única y pública (una dirección IEEE de48 bits) para cada usuario, dos llaves secretas y un número aleatorio nuevo para cadatransacción. Sin embargo, la cobertura que ofrecen este tipo de dispositivos es bastantelimitada, ya que se reduce a 10 metros.

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Bluetooth

Frecuencia longitud de onda 2.4GHz (2.400-2.4835*)

Ancho de banda de datos v1.1 - 721Kbps, v1.2 - 10Mbps

Medidas de seguridadDirección pública única para cada usuario, dos llavessecretas y un número aleatorio diferente para cadanueva transacción

Rango de Operación óptima 10 metros

Adaptado para un propósitoespecífico o para un tipo de dispositivo

Teléfonos inalámbricos, auriculares estéreo,ordenadores portátiles, PDAs

1.1.3. Otras redes

Existen otro tipo de redes, que aún no habiendo alcanzado la popularidad de los casos descritoscon anterioridad, merecen que sean presentadas brevemente en este apartado. Estas propuestasalternativas tienen en ocasiones grandes corporaciones detrás. Por ejemplo, HomeRF cuentacon el apoyo de Intel.

HiperLAN/2

Frecuencia longitud de onda 5GHz (5.15 - 5.3GHz)

Ancho de banda de datos 6, 9, 12, 18, 27, 36, 54Mbps

Medidas de seguridadUn esquema de cifrado-descifrado deuso opcional

Rango de Operación óptima máximo 150 metros

Adaptado para un propósito específico o paraun tipo de dispositivo

Packetized voice, vídeo ycomunicaciones de Internet

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HomeRF

Frecuencia longitud de onda 2.4GHz

Ancho de banda de datos10Mbps, 5Mbps, 1.6Mbps, 0.8Mbps, (Planesfuturos -- 20Mbps)

Medidas de seguridadcifrado de 128 bits, saltos en frecuencia,identificadores de red de 48 bits

Rango de Operación óptima Cubre el típico entorno de casa y parcela

Adaptado para un propósitoespecífico o para un tipo de dispositivo

Ordenadores portátiles, gateways, módems decable con gateways inalámbricos empotrados

1.2. Resumen de características de redes de área localAunque incidiremos más adelante en la comparación entre las redes inalámbricas y las quecomponen la tercera generación de telefonía móvil, he querido incluir esta imagen en este puntodel documento para que sirva como resumen de todo lo que se ha visto hasta el momento.

En la gráfica se puede ver que los entornos "tradicionales" (telefonía de segunda generación yredes de área local alámbricas) han solucionado los problemas a lo largo de los ejes demovilidad en el caso de la telefonía móvil y de gran ancho de banda en el caso de las redes deárea local. El futuro se puede entender como la conquista del espacio que engloba lascualidades de gran ancho de banda y movilidad, o sea, que se busca llegar a espacios que esténlo más alejados de los ejes.

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Podemos ver que mientras Bluetooth sólo proporciona cierta libertad al respecto (en realidadofrece algo más de ancho de banda que la segunda generación de telefonía móvil en espaciosmuy limitados), las redes locales inalámbricas y la telefonía móvil de tercera generación sí quepretenden conseguir el objetivo de ofrecer gran ancho de banda en cualquier lugar.

En los siguientes apartados de este trabajo se hará hincapié en las redes WLAN y se deja para elúltimo punto la comparación entre las tecnologías inalámbricas y las de tercera generación. Sinembargo, de esta gráfica podemos ver una de las diferencias que caracterizan a estas dostecnologías. Mientras las redes de telefonía de tercera generación parten de la movilidad ytienden a introducir paulatinamente más ancho de banda, las redes inalámbricas cuentan comopunto de partida redes con velocidades de acceso muy altas y tienen como objetivo conseguirque su acceso sea móvil y universal.

El subtítulo de este trabajo pretende precisamente resaltar esta idea, ya que mientras las 3G sonsoluciones implantadas desde arriba por las operadores de telefonía móvil (solución de arriba aabajo), veremos cómo la solución que se plantea para las redes inalámbricas está más orientadaa que redes inalámbricas ya existentes se unan para conseguir mayor cobertura y movilidad(solución de abajo a arriba). En el siguiente apartado se comentará cómo se pretende implantarla solución de abajo a arriba.

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2. Hacia una red Wireless MANUna red de área metropolitana es la suma de muchas redes de área local interconectadas. Laestrategia que se ha seguido en este documento, por tanto, es mostrar esta solución empezandodesde lo más esencial, la red de área local, para ir viendo paso a paso cómo se formaría una redmetropolitana mediante la interconexión de muchas de ellas.

2.1. La red de área local inalámbricaUna red LAN inalámbrica, en general, se caracteriza por tener dos componentes principales:clientes y nodos (routers).

Estrictamente hablando, un nodo lo constituye el conjunto de elementos que forma una red, yasean de manera fija o discontinua. En consecuencia, los clientes de una red también son partedel nodo. Sin embargo, y dado el caracter cambiante de las redes, se ha terminado llamandonodos únicamente a los routers que son los elementos fijos de toda red. En este documento,también lo haremos así.

2.1.1 Clientes

Los clientes son aquéllos que se conectan a un nodo de la red. El modo de trabajar con ellos esmuy simple: la primera vez se configuran y una vez hecho esto, la conexión se realizaráautomáticamente en el futuro.

Para la conexión de los clientes al nodo se usa DHCP, un protocolo sencillo y cómodo para elusuario, ya que configura automáticamente los parámetros necesarios y asigna IP, ruta pordefecto y servidores de nombres sin la necesidad de que haya configuración manual en lamáquina cliente. DHCP es, por otro lado, muy sencillo de configurar en el nodo y lasexperiencias con él se han ido mostrando satisfactorias.

2.1.2 Nodos

Los nodos forman la infraestructura de la red. Su importancia es capital, porque de hecho sonlos que nos harán dar el paso de una red de área local a poder formar una red de áreametropolitana. Esto se hace mediante la interconexión de diferentes nodos entre sí. En laspropuestas de redes formadas por grupos Wireless, los nodos serán gestionados por sus dueños,que serán los encargados de configurarlos, suscribirlos a la red y tomar las decisiones deservicio que crean convenientes. Estará en su mano si además de proporcionar acceso a la redlocal (o metropolitana), ofrecerán acceso a Internet.

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Existen dos tipos de configuraciones entre nodos: la primera y más sencilla es el modo adhoc (omodo independiente). En este modo es requisito imprescindible que todas las máquinas se vean,ya que sino no puede existir intercomunicación entre ellas. Este problema se puede resolver (enel nivel de red) de forma que sólo sea necesario visión directa con el nodo. Este tipo deconfiguración da paso a que cada red sea independiente y tenga un BSS (Conjunto de ServicioBásico).

La figura muestra una configuración de red muy común. Tres portátiles se conectan medianteuna red inalámbrica al nodo en modo adhoc. Por eso tiene que existir visión directa entre todoslos componentes de esta red inalámbrica. El nodo, por su lado, puede estar también conectado auna o más redes de área local tradicionales (cableadas) y/o a Internet. En definitiva, lo quemuestra la figura es un conjunto de servicio básico (BSS).

Por otro lado está el modo infraestructura, que necesita un punto de acceso. Un punto de accesoes un hardware con un firmware asociado que realiza conexiones con los diferentes clientes yasegura que existe comunicación a nivel de enlace sin que unos tengan que ver a otros demanera directa. A día de hoy no existe un software equivalente que realice las tareas queejecuta un punto de acceso para GNU/Linux, por lo que la adquisición de un punto de acceso sehace imprescindible, aunque parece que ya empiezan a salir soluciones en este sentido. Lasredes, cada una con su propio BSS, pueden comunicarse a través de sus puntos de acceso paraformar un ESS (Conjunto de Servicio Extendido), que da la posibilidad a los clientes aengancharse de manera automática al nodo más cercano.

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En la figura muestra dos redes en modo infraestructura interconectadas. Contamos con dosredes (BSS) que forman una red global (ESS). En el ejemplo, las configuraciones de ambasredes son idéntidas (con acceso a una LAN cableada y a Internet). También se puede observarcómo el Portátil A sólo necesita ver a su nodo sin tener que tener visión de los Portátiles B, C yD.

2.2. Protocolos, administración y enrutamientoLas redes inalámbricas hacen uso de la pila de protocolos TCP/IP. El formato de paquetesutilizado es la versión 4 de IP, la que se utiliza mayormente en Internet en la actualidad. En unfuturo, se prevee dar el salto a la versión 6 de IP (IPv6).

Uno de los objetivos que se persiguen para conseguir una red de área metropolitana es que laintervención por parte de los dueños de los nodos para tareas de gestión, administración yconfiguración tienda a ser mínima. La solución además debe pasar por el uso de estándaresabiertos y por asegurar la escalabilidad de la red. El enrutamiento automático entre nodos sehace en este caso imprescindible si queremos que toda la red sepa de cambios en su topologíasin intervención humana directa.

Después de estudiar las diferentes alternativas a la hora de realizar enrutamiento entre nodos, seha visto que lo mejor es utilizar enrutamiento dinámico usando OSPF (Open Shortest PathFirst). OSPF soporta grandes redes (más de 50 nodos) y puede dividirse en diferentes áreas parainterconectarlas entre ellas, por lo que no presenta problemas de escalabilidad. Además, el quesea un estándar abierto (RFC 2328) y multiplataforma hace que se valore muy positivamente. Afavor cuenta con una rápida adaptación a cambios en la topología de la red, mientras que porcontra necesita que todos los nodos lo soporten, con todo el esfuerzo de configuración que estopuede acarrear a los dueños de un nodo.

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En la imagen se puede ver la división en diferentes áreas utilizando OSPF.

2.3. AntenasEl uso de antenas es imprescindible si se quiere ofrecer un servicio de calidad en un radioaceptable. Además, la interconexión entre nodos distantes requerirá el uso de las mismas. De lateoría de antenas sabemos que dependiendo de la zona de cobertura que queramos establecer, senecesita un tipo de antena diferente: ominidireccionales, multidireccionales o unidireccionales.

La distancia depende de la antena (y eventualmente de un amplificador) utilizada:

de 2 a 300 metros con una antena omnidireccional; 1 kilómetro con una direccional; de 2 a 3 km con una omnidireccional amplificada(200mW); algunos kilómetros con una antena parabólica 50 a 60 kilómetros con una antena parabólica o direccional amplificada (algunos watios)

Estos datos han sido tomados del Inalámbrico COMO que se referencia al final del documento.Hay que tener en cuenta que la amplificación puede violar las especificaciones FCC/CEPT yotras leyes locales, por lo que hay que procurar tener información concisa sobre la legislaciónvigente.

Existen antenas prefabricadas que se pueden adquirir en las tiendas especializadas, aunque demodo anecdótico en este documento se va a mostrar un tipo de antena, que podríamosdenominar "caseras", y que se "fabrican" a partir de los botes de una conocida marca de patatasfritas. Estas antenas se pueden catalogar como antenas direccionales tipo Yagi, aunqueestrictamente hablando sea un híbrido entre varios tipos de antenas diferentes. En las siguientesfotografías se plasma cómo son este tipo de antenas. El lector podrá encontrar entre lasreferencias una a una página web donde se detalla el proceso de "fabricación" de este tipo de

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antenas.

El presupuesto total de esta antena es de unos 7 euros, patatas fritas incluidas.

2.4. Organización, gestión y administraciónLa organización de redes locales para dar paso a una red de área metropolitana es una tareacompleja. Incluye la gestión de información de los dueños de los nodos, direcciones IP,localización de los nodos, así como la gestión de información de DNS (nombrar hosts de la redy ayudar con la identificación), etc. Los grupos que se han ido creando ofrecen todo este tipo deinformación a través de sus páginas web.

Para el futuro, es seguro que se tendrán que buscar formas alternativas para que los usuariospuedan encontrar no sólo un nodo, sino que puedan saber qué calidad (ancho de banda, etc.)ofrecen los nodos, así como si ofrecen cierto tipo de servicios (primordialmente acceso aInternet y la velocidad de acceso) o no.

Otro problema que se plantea a la hora de agrupar redes locales y luego las diferentes redesmetropolitanas es la posibilidad de que exista duplicación de direcciones IP. En un principio, loideal sería contar con direcciones IP públicas para todos los clientes de redes inalámbricas. Elhecho de que éstas escaseen y que haya que pagar por ellas es un gran impedimento. Por eso, lasolución que se ha adoptado es utilizar IPs privadas (especificadas en el RFC 1918), quecomprenden los siguientes rangos: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 y 192.168.0.0. Ya existenconvenios entre los diferentes grupos nacionales y locales para repartirse las IPs privadas y queno exista colisión.

Pero sobre todo lo que ofrecen los grupos "wireless" locales es soporte, ya sea mediante lacreación de documentos, la compartición de experiencias en bitácoras o la programación decharlas donde se explican los pormenores tanto técnicos como organizativos.

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3. Problemas y expectativasComo hemos podido ver hasta ahora en este documento, las posibilidades que ofrecería unentorno de red de área metropolitana son muy prometedoras. En este último punto queremosestudiar las expectativas que han creado este tipo de tecnologías, junto con los problemasasociados a su uso. Se pondrá énfasis en los aspectos problemáticos que han de solucionarse,así como en las carencias que se deben solventar. Por último, parece indispensable comparareste tipo de redes con las de telefonía móvil de tercera generación (3G) que están implantandolas grandes operadoras.

3.1. Problemas socio-económicosEl mayor problema con el que se encontrarán las redes inalámbricas es poder dar el paso de redlocal a red metropolitana. Este paso requiere una serie de esfuerzos técnicos considerables, perosobre todo una disposición organizativa que permite el seguimiento de unas pautas nadadespreciables.

En la actualidad es básicamente impensable encontrar un modelo de negocio detrás de este tipode métodos que propicie que existan empresas que se dediquen a crear la infraestructuranecesaria, sobre todo porque, como se verá más adelante, existe un gran vacío legal en cuanto alas frecuencias de transmisión utilizadas. Aunque técnicamente sea posible la colocación denodos en amplias zonas urbanas por parte de un operador inalámbrico, esto conllevaría laadquisición de frecuencias para este fin, con los consecuentes cambios en las tarjetas receptoras(ahora universales) de los usuarios. A menos de que las operadoras de telefonía móvil dejen deapostar por las tecnologías de tercera generación móvil en favor de redes inalámbricas, algoharto improbable, esto se puede prácticamente descartar.

Los únicos lugares públicos donde parece que tiene sentido la implantación de redes locales conánimo de lucro son hoteles, centros de conferencias y, sobre todo, terminales de aeropuerto,trenes y autobuses. Se trata de espacios más o menos reducidos con gran aglomeración depersonas y, por tanto, con muchos clientes potenciales. Fuera de estos lugares, cualquierimplantación de una red de iniciativa privada parece ser inviable si lo que se busca es el ánimode lucro.

Podemos ver, por tanto, que el éxito de este tipo de redes depende básicamente del grado deimplantación de redes de área local para uso privado (ya sea para uso privado de unacorporación que tenga a sus empleados en red o para uso privado de residentes que cuentan conuna red de área local propia). Por desgracia, para que se llegue a formar una densa red quepermita acceso a una red de área metropolitana inalámbrica se requiere un alto número denodos.

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3.2. Problemas "culturales"A día de hoy, las redes inalámbricas son prometedoras, pero distan de tener una implantaciócomo para poder contar con una red metropolitana en un futuro próximo (p.ej. los próximosmeses). Es cierto, a su vez, que esto no tiene por qué ser así a medio plazo, ya que losordenadores portátiles están aumentando considerablemente sus ventas y el precio del hardwarenecesario para instalarse un nodo en casa va disminuyendo de año en año. Aun así, habrá quesolventar los problemas de instalación y configuración que un usuario normal pueda tener. Enmano de los fabricantes está crear drivers para entornos económicos que permitan a la vezvender mayor número de tarjetas y equipos de interconexión. A su vez, si el mercado lodemanda, seguro que el restringido número de antenas que se ven en este campo sufrirán unabajada de precio considerable.

Es inevitable pensar que las comunidades inalámbricas que se están formando tienen ante sí ungran reto y que, como en muchos otros casos, es difícil predecir si van a tener éxito. Aún así,también es cierto, que en muchos otros ámbitos tecnológicos, este tipo de iniciativas que hannacido de una manera más o menos informal, han propiciado una riqueza tecnológica y deservicios inimaginable de cualquier otra manera. ARPANet y su sucesora Internet es un claroejemplo de este tipo de iniciativas.

3.3. Problemas de implantación y organizaciónAún cuando los problemas anteriores se consigan solucionar, la falta de una operadora quegarantice el servicio, nos enfrenta a dos serias dudas. En primer lugar, habrá que hacer un granesfuerzo para saber dónde hay red y dónde no y, en el caso de que la haya, qué servicio ofrece.En la actualidad, los grupos wireless solucionan esto mediante grandes listados de nodos deacceso, donde además de la localización en un mapa se suele mostrar una fotografía de la vistade la antena para indicar de una forma más o menos intuitiva la zona de cobertura. Segúncrezca el número de nodos y los proyectos en diferentes ciudades, la organización y gestión sehará más y más difícil.

De todas formas, creo que éste no es un problema de difícil solución. No veo ningún problemaen crear una aplicación ligada a una gran base de datos que pueda ser instalada y actualizada encualquier dispositivo portátil de manera periódica. Es más, los mecanismos de distribución desoftware libre han demostrado que esta tarea no es extremadamente compleja. Supongo queañadir un elemento de localización geográfica (como es un dispositivo GPS) conjuntamente conesta aplicación puede hacer que un usuario sólo tenga que ejecutar una aplicación (o indicar quequiere conectarse) para que todo funcione de forma automática y sencilla. De esta manera, unusuario podrá saber qué nodos tiene cerca de sí y qué tipo de servicios (conexión a Internet,velocidad de acceso) ofrecen.

3.4. Problemas de calidad de servicioPor otro lado, la calidad de servicio, ni siquiera estará garantizado el acceso. En este aspecto, lalimitación de direcciones IP puede venir en auxilio de las redes inalámbricas. En los casos enlos que se den 32 IP públicas por nodo, quedarán solamente 29 libres, ya que una se utilizará

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como gateway, otra será para el nodo de acceso y otra la dirección broadcast. La probabilidadde saturación de una red de 11 Mbps (54 Mbps) por parte de 29 usuarios es a día de hoybastante improbable. Otro problema, por supuesto, es que el cuello de botella esté en otro lugar(como por ejemplo, la conexión del nodo de acceso a Internet). Aún en este caso tan optimista,la calidad de servicio que ofrece nunca se podrá saber de antemano.

Como hemos comentado con anterioridad, parece ser que la posibilidad de que sean voluntariosde grupos locales los que permitan de manera altruista el acceso a sus redes inalámbricasWLAN es la que toma mayor fuerza. Una configuración errónea, premeritadamente limitada oincluso la desconexión serán, por tanto, situaciones con las que habrá que contar sin que existaforma de reclamación alguna. La madurez de las redes dependerán en gran medida de estosvoluntarios y su dedicación y no de un grupo de profesionales como es en el caso de unaoperadora o empresa. La respuesta a esta pregunta es una incógnita, aunque es cierto quepueden crearse mecanismos de calificación de nodos.

3.5. Problemas de seguridadLas redes 802.11 fueron diseñadas para proporcionar acceso seguro (eso sí, de modo opcional)gracias al uso del protocolo WEP. Sin embargo en febrero de 2002, un estudio de la universidadde Maryland demostró que los protocolos wi-fi no son todo lo seguro que se había anunciado.En ese estudio se enumeraron tres vulnerabilidades diferentes: robo de sesión (que afecta sobretodo a nodos de acceso públicos y más aún si no se hace uso de WEP), ataques de hombre en elmedio (donde el atacante se hace pasar por el punto de acceso al atacado y como cliente alpunto de acceso real) y negación del servicio (perturbaciones voluntarias del tramo defrecuencias utilizado por la red).

Podemos ver que el tema de la seguridad es todavía uno de los puntos flojos de las redesinalámbricas en el que habrá que invertir muchos esfuerzos. Existen varias propuestas para usarIPSec sobre WEP (algunas de ellas están en la sección de referencias y direcciones de interés).

3.6. Problemas técnicosQuizás hemos obviado hasta ahora que la naturaleza inalámbrica es sólo un primer paso hacia lamovilidad. Las redes de las que hemos estado hablando hasta ahora son redes que prescinden delos cables, pero plantean serias dudas a la hora de que el usuario que las utilice se mueva con eldispositivo y pretenda seguir conectado. La movilidad entre celdas es uno de los aspectos máscomplejos de la telefonía móvil y que debería ser tratado en las redes inalámbricas si sepretende dar un servicio que esté a la altura de lo que la telefonía móvil nos ha acostumbrado.

Se están haciendo esfuerzos en esta dirección. Quizás el más notorio sea "Flying Linux" unprojecto de KTH, Kista, que pretende crear una distribución GNU/Linux que se instale en unared inalámbrica y que utilice el protocolo Mobile-IP de IETF para asegurar la conectividadcuando exista movimientos entre celdas. Aunque Flying Linux se centre por ahora en redesWaveLan, seguro que su adaptación para redes 802.11 será sencilla una vez se hayanconseguido los primeros resultados positivos.

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3.7. Problemas legalesYa al principio de este documento se apuntaba la circunstancia de que las redes inalámbricasutilizan para su interconexión rangos de frecuencia "libres" de licencias, al ser consideradasfrecuencias para uso personal. Por el contrario, otras muchas frecuencias han sido adjudicadasbajo fuertes condiciones (España) o incluso subastadas (el caso más llamativo fue el deAlemania) por precios desorbitados. Es indudable que las operadoras que han tenido que hacerfrente a fuertes sumas para poder ofrecer servicios de telefonía móvil de tercera generación novan a quedarse de brazos cruzados ante el hecho de tener competencia (parcial).

Este aspecto es espinoso, ya que depende de la evolución que experimenten las redesinalámbricas en un futuro próximo. Si las redes metropolitanas inalámbricas son unainterconexión de redes locales privadas sin ánimo de lucro no debería existir ningún agraviocomparativo económicamente hablando. En el caso de que detrás de la conectividadinalámbrica estuviera una empresa que ofreciera sus servicios a potenciales clientes (y, portanto, ánimo de lucro) la situación sería diferente.

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4. Comparación con las redes 3G de telefonía móvilLa implantación de redes inalámbricas de área metropolitana ha abierto el debate sobre susventajas e inconvenientes frente a la red de tercera generación impulsada por las grandesoperadoras de telefonía móvil.

Antes de todo, cabe comentar que si todas las comparaciones son odiosas, ésta lo es más, yaque estamos comparando dos tecnologías que todavía no son maduras. El estado actual deambas no será el que llegará a los usuarios finales si definitivamente se implantan con éxito. Eneste documento, a la hora de comparar, se hace hincapié en las características que son posiblesen la actualidad o lo van a ser en un futuro inmediato. Aún así, se intenta predecir vagamente laevolución que van a tomar las tecnologías para ver si la superioridad de una de ellas en laactualidad tiene tintes de prevalecer en el futuro.

4.1. Ancho de banda y calidad de servicioEn este documento ya se han presentado las distintas disponibilidades en cuanto a ancho debanda que ofrecen las distintas redes. Es cierto que al hablar de estas velocidades de acceso,estamos hablando de los límites superiores, que sufrirán variaciones dependiendo del númerode usuarios que estén haciendo uso de la red. Como las redes inalámbricas se basan en redesEthernet que utilizan protocolos de tipo Aloha, sólo en caso de saturación puede llegarse aofrecer anchos de banda cercanos a los máximos que pueden ofrecer las redes UMTS, que estándiseñadas para dar hasta 2MB/s. Se debe tener en cuenta a su vez, que la conectividad de2MB/s en UMTS no será ni mucho menos la más asequible al usuario normal, ya que requeriráque el operador instale equipos adecuados. Por tanto, esta cota máxima, además de queprobablemente será muy cara, estará limitada a zonas donde los operadores crean que puedaexistir demanda. Lo único con lo que podrán contar los usuarios de UMTS con toda seguridadson con enlaces de 384Kb/s.

En contra de UMTS también corre el tiempo. Está previsto que a lo largo del año 2003 existauna gran campaña de publicidad anunciando esta tecnología y que exista una gran demandapara el año 2004. La implantación de la red completa, y por tanto la posibilidad de tener puntosde conexión de hasta 2 MB/s, no está prevista hasta el año 2006.

Podemos ver, por tanto, que las redes UMTS son las grandes perdedoras en cuanto a ancho debanda. Habría que ver si aún así puede hacer que la balanza se equilibre gracias a lasprestaciones de calidad de servicio ofrecidas. Una red inalámbrica saturada no podrá ofrecerservicios de tiempo real con buena calidad, mientras las tecnologías 3G en un principio estánpreparadas para ello. Sin embargo, a mi entender, y con las redes inalámbricas tendiendo aanchos de banda de hasta 54 MB/s, muchos usuarios tienen que tener simultáneamente grandesnecesidades de ancho de banda para que la saturación de la red ocurra.

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4.2. Cobertura y movilidadPor el otro lado, las tecnologías 3G tienen la ventaja de que parece ser que van a contar con unacobertura global, mientras que las redes inalámbricas serán potencialmente accesibles sólo enzonas urbanas o habitadas. Mientras que la cobertura de la tercera generación móvil llegará enpoco tiempo a expandirse sobre más del 90% de la geografía nacional, las tecnologíasinalámbricas que han sido presentadas en este documento se difundirán con mucha menorvelocidad.

La razón de esta diferencia la podemos ver en la siguiente figura tomada de una de laspresentaciones de Ericsson. Según esta fuente, el área de las celdas UMTS pueden llegar acontener diez mil celdas de redes inalámbricas locales. Aún cuando este número se nos antojaun poco exagerado, cifras más moderadas como un factor de cien ya suponen un gran gastoadicional que habría que afrontar para que haya cobertura total.

Esto nos da paso al siguiente aspecto donde las tecnologías inalámbricas están todavía muyverdes. La diferencia entre inalámbrico (conexión sin cables) y móvil (conexión independientede la localización) hace que el usuario de los servicios de la segunda opción goce de una mayorlibertad. Uno de los aspectos más problemáticos de los servicios de movilidad es asegurar queel dispositivo siga contando con la sesión iniciada en otra celda. Las redes inalámbricas a día dehoy no ofrecen esta posibilidad.

4.3. Costes, estrategia de empresa y seguridadPero quizás el argumento que desnivele la balanza en favor del uso de las redes inalámbricassea que ofrecen una mayor autonomía a las empresas con uno coste global menor. Las empresaspueden disponer de sus propios equipos de redes inalámbricas a costes mucho más pequeñosque los que le ofrecerían las operadoras, además de poder contar con una mayor versatilidad enlo que respecta a los servicios desplegados. Las comunicaciones han pasado a ser un elementobásico dentro de la estrategia empresarial y depender de terceros, con lo que todo ello supone

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en cuanto a incertidumbre y falta de posiblidades, puede suponer un gran paso atrás paramuchas empresas en la adopción de redes 3G. Los equipos de trabajo que se encargan degestionar las redes locales tradicionales podrán en un futuro hacer lo propio con las redesinalámbricas, de manera que los costes asociados a esta nueva tecnología no son excesivamentealtos y las posibilidades que ofrecen, en cambio, sí lo son.

Para que esto ocurra se debe antes solucionar un problema que tienen las redes inalámbricas ycon el que no cuentan las redes 3G, que es la resolución de la privacidad y la implantación demétodos de autentificación y autorización. Parece que se está haciendo camino en este sentido yque pronto existirán soluciones.

4.4 Comparación finalA pesar de que en este apartado hayamos contrapuesto las tecnologías de redes inalámbricascon las de la tercera generación de telefonía móvil, parece que en los últimos tiempos las vocesque dicen que no son incompatibles están tomando fuerza. Incluso el UMTS-Forum consideraque ambas tecnologías con complementarias y, por tanto, no ve un peligro competitivo en lasredes inalámbricas.

Y es que, a pesar de que las redes inalámbricas cuenten con una clara superioridad en algunosaspectos, los operadores están seguros de que los servicios que ofrecen son insustituibles por lasotras. Y, en cierta medida, tienen razón. Es difícil un cambio de mercado tan grande que aboquea la desaparición de su servicio estrella: la telefonía móvil. Y sobre todo teniendo en cuenta quela gran masa de usuarios se ha adaptado velozmente gracias a que es como hablar por elteléfono de toda la vida, pero con la posibilidad de moverte. La voz, con seguridad el principalservicio, seguirá siendo por tanto, coto privado de las operadores de telefonía móvil y sus redesUMTS estarán preparadas para hacerlo sin ningún problema (de hecho, las redes 2G y 1G ya loestán). Lo mismo ocurre con otras aplicaciones de tiempo real que necesiten un ancho de bandalimitado.

Para el resto de servicios (sobre todo los que requieran gran ancho de banda y tiempos deinterconexión grandes), las redes inalámbricas tienen cierta ventaja si los grupos locales que lassoportan logran organizarse de manera conveniente.

La siguiente figura pretende resumir de manera escueta la comparación que se ha realizado:

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En la columna izquierda (y en rojo) se pueden ver los aspectos en los que las redes inalámbricastienen una ventaja competitiva, mientras que en la columna de la derecha (en verde) están lospuntos a favor de las 3G. En la columna del medio he situado aquellos factores que deberían serneutrales ante la adopción de cualquiera de las dos opciones. Sin embargo, el lector podráobservar que su color de fondo es el mismo que el utilizado para los factores en los que las 3Gson tecnológicamente superiores. Esto es así, porque el autor considera que en la actualidadestos aspectos favorecen a la solución que pretenden implantar las operadoras.

He añadido un nuevo factor a favor de las redes de tercera generación que no había comentadopreviamente, pero que es muy importante: tener un lobby detrás. A nadie se le escapa que lasoperadoras son grandes compañías que pueden ejercer oportunamente presión sobre losestamentos legisladores para que la regulación cambie.

De todas formas, de la comparación anterior se desprende que las tecnologías 3G están en laactualidad mucho más avanzadas tecnológicamente que las redes inalámbricas, aunque existancierta incertidumbre. Las operadores de tercera generación que ven compatibilidad entre las dostecnologías auguran un futuro como el que se puede observar en la siguiente figura:

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Las operadores se imaginan que el efecto de las redes inalámbricas será localizado y nuncallegarán a constituirse en grandes redes metropolitanas tal y como se ha descrito en estedocumento. En su opinión, la existencia de redes inalámbricas locales que podráninterconectarse a través de sus redes de tercera generación serán las que se implantarán,mientras que las redes privadas, ya sea en casa o en las oficinas, serán de uso doméstico olimitado.

A pesar de que ésta es la opinión oficial del UMTS-Forum, hay muchas voces que dicen quehay que tener en cuenta la expansión de las redes inalámbricas y ver hacia dónde evolucionan.Todavía es pronto para vislumbrar si la conectividad inalámbrica que ofrecerán las redesalternativas llegarán a ser un obstáculo en la carrera de las redes de tercera generación, pero lahistoria ha demostrado en los últimos tiempos que las tecnologías colaborativas e informaleshan salido victoriosas y han transformado el mundo de la tecnología y, por ende, en el quevivimos. Casos como la implantación de Internet y el éxito del software libre son difícilmentecuantificables o explicables a priori, pero son a día de hoy dos realidades que no pueden serolvidadas. Por eso, aunque a día de hoy y las redes inalámbricas metropolitanas no dejan de serun tarea técnica y humana de difícil consecución, habrá que estar muy atentos a su evolución enlos próximos dos años.

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5. ConclusiónLas redes inalámbricas de área metropolitanas son una propuesta de solución de conectividadde abajo arriba auspiciada por grupos independientes de las operadoras tradicionales. Susceldas, las redes de área local, se basan en tecnologías que están empezando a ser asequibles amuchos ciudadanos. Tanto los problemas de interconexión como los de organización pareceque tienden a ser resueltos paulatinamente, de manera que ofrecer servicios de gran ancho debanda puede ser posible en un futuro no muy lejano. Sin embargo, tecnológicamente aún sedebe avanzar en aspectos tan importantes como la seguridad, la movilidad, así como en lafacilidad de instalación y configuración. Si un cambio de legislación no lo impide,posiblemente asistamos a una solución híbrida entre las 3G (que ofrecen cobertura global,calidad de servicio asegurada, así como la posibilidad de servicios en tiempo real para anchosde banda pequeños) y las redes inalámbricas, ya que las primeras ofrecen servicios como lacobertura total y verdadera movilidad que serán de muy difícil implementación en las redesinalámbricas.

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