[De principiante a experto – Fundamentos WLAN] Estándares WLAN Sección 3

Pubilicado 2019-1-13 02:34:31 28 0 0 0

IEEE802.11

A lo largo de la historia de WLAN, se han desarrollado muchas tecnologías y estándares, como IrDA, Bluetooth e HyperLAN2. Pero hoy, solo los estándares 802.11 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE por sus siglas en inglés) tienen un uso comercial generalizado a gran escala en el campo de WLAN. La WLAN se define generalmente como una LAN inalámbrica basada en los estándares IEEE 802.11. Como 802.11 siempre aparece en los productos WLAN, es posible que no sea ajeno a él, por lo que no enumeramos los conceptos básicos aquí. El resto de esta publicación describirá cinco estándares 802.11: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n y 802.11ac. Los estándares pueden ser aburridos, pero son lo que nos ayuda a implementar redes WLAN. Entonces, exploremos estos estándares.

El acceso inalámbrico es lo que distingue a las WLAN de las LAN cableadas. Durante la sección anterior, aprendimos que los medios de comunicación en las WLAN son frecuencias de radio cuyas características físicas son totalmente diferentes a las de los medios (cables eléctricos u ópticos) en las LAN con cable. En consecuencia, la capa física y la capa de control de acceso a medios (MAC) en las redes WLAN difieren de las de las redes LAN cableadas. Los estándares 802.11 tratan principalmente con estas dos capas en las WLAN.

A principios de la década de 1990, para satisfacer la creciente demanda de WLAN, IEEE creó el grupo de trabajo 802.11 para trabajar en los estándares de WLAN. En junio de 1997, se emitió el primer estándar WLAN IEEE 802.11-1997. En esta norma, la capa física opera en la banda de radio industrial, científica y médica (ISM) de 2.4 GHz. La tasa máxima de datos teóricos fue de 2 Mbps. La velocidad de datos y la distancia de transmisión en este estándar no pueden satisfacer la demanda en el campo moderno de WLAN. Por lo tanto, esta norma no es ampliamente utilizada.

En 1999, IEEE presentó 802.11a y 802.11b. 802.11a se utilizó en la banda ISM de 5 GHz. Ofreció una velocidad de datos de 54 Mbps mediante el uso de la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), que mitiga los efectos adversos del desvanecimiento por trayectos múltiples y mejora la utilización del espectro. 802.11b aún usaba la banda ISM de 2,4 GHz, pero mejoró las tecnologías encontradas en 802.11-1997, de modo que ofrecía una velocidad de datos de hasta 11 Mbps.

OFDM es una forma de modulación multiportadora. Múltiples subportadoras dentro del mismo canal único se modulan de manera independiente y se transmiten en paralelo, lo que mejora la utilización del espectro.

En comparación con 802.11a, 802.11b ofreció una tasa de datos más baja. Pero la I + D de los chips de 5 GHz quedó rezagada con respecto a los chips de 2,4 GHz. Cuando se lanzaron chips de 5 GHz, 802.11b ya se usaba ampliamente. 802.11a no se popularizó porque 802.11a no era compatible con 802.11b, los chips de 5 GHz eran costosos y las regulaciones locales plantearon limitaciones.

 

A principios de la década de 2000, el grupo de trabajo IEEE 802.11g comenzó a desarrollar un nuevo estándar que debía ofrecer una velocidad de datos de hasta 54 Mbps y ser compatible con 802.11b. El primer borrador IEEE 802.11g fue aprobado en noviembre de 2001 y ratificado en 2003. 802.11g era compatible con 802.11b y usaba la banda de 2.4 GHz. Para ofrecer una velocidad de datos de hasta 54 Mbps, 802.11g hizo uso de las innovaciones tecnológicas utilizadas en 802.11a, específicamente OFDM. 802.11g satisfizo la demanda de gran ancho de banda en ese momento y promovió el desarrollo de WLAN.

Quizás se pregunte por qué IEEE no adoptó OFDM en 802.11b cuando desarrolló el estándar en 1999. Si lo hiciera, podrían ofrecerse 54Mbps en la banda de 2.4GHz antes de finales de 2001 cuando se introdujo 802.11g. En realidad, se propuso OFDM para 802.11b durante el desarrollo de este estándar en 1999. Sin embargo, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) prohibió el uso de OFDM en la banda de 2.4 GHz. Esta prohibición se levantó en mayo de 2001. Seis meses más tarde, se aprobó con éxito el borrador 802.11g basado en OFDM.

Las tasas de 54 Mbps no pueden satisfacer la demanda de los usuarios para siempre en el campo de la red en crecimiento. En 2002, un nuevo grupo de trabajo IEEE, IEEE 802.11 Task Group N (TGn), fue fundado para investigar nuevas tecnologías WLAN para ofrecer una tasa de 100 Mbps. Después de muchos argumentos en el grupo, el nuevo protocolo, conocido como 802.11n, se ratificó en septiembre de 2009. Con el esfuerzo de 7 años, la velocidad en 802.11n se mejoró a un máximo de 600 Mbps desde los 100 Mbps originales. El estándar 802.11n es compatible con el modo de banda dual (bandas de 2.4 GHz y 5 GHz) y es compatible con versiones anteriores con 802.11b, 802.11g y 802.11a.

Inmediatamente después de publicar el protocolo 802.11n, IEEE comenzó a trabajar en el protocolo WLAN de próxima generación: 802.11ac. El protocolo 802.11ac se finalizó en 2013. Se usa solo en la banda de 5 GHz y es compatible con 802.11a. El 802.11ac toma lo mejor de 802.11n y realiza mejoras para ofrecer una tasa máxima de 1.3Gbps.

La siguiente tabla describe las especificaciones en los protocolos de la serie 802.11.

Estándar

Tecnología    de capa física

Banda    (GHz)

Rango de    datos (Mbps)

Compatibilidad    con otros 802.11 Estándares

Uso    Comercial

802.11

FHSS/DSSS

2.4

1, 2

Incompatible

Estándar anterior, soportado por la   mayoría de los productos

802.11b

DSSS

2.4

1, 2, 5.5, 11

Incompatible

Estándar anterior, soportado por la   mayoría de los productos

802.11a

OFDM

5

6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54

Incompatible

Raramente usado

802.11g

DSSS/OFDM

2.4

1, 2, 5.5, 11, 6, 9, 12, 18, 24, 36,   48, 54

Compatible con 802.11b

Ampliamente utilizado

802.11n

OFDM/MIMO

2.4 and 5

Un máximo teórico de 600 Mbit/s,   dependiendo del esquema de modulación y codificación (MCS)

Compatible con 802.11a, 802.11b, y   802.11g

Ampliamente utilizado

802.11ac

OFDM/MIMO

5

Un máximo teórico de 1300 Mbit/s,   según el MCS, la cantidad de flujo espacial, el ancho de banda del canal y el   intervalo de guarda (GI)

Compatible con802.11ª y 802.11n

Ampliamente utilizado

 

Los productos de Huawei en V200R003C00 o anteriores admiten 802.11n, 802.11g, 802.11b y 802.11a. Desde V200R005C00 en adelante, los productos Huawei son compatibles con 802.11ac. Huawei ha presentado dos AP con capacidad 802.11ac: AP5030DN y AP5130DN.

Para los productos Huawei en V200R003C00 o anterior, necesita configurar el tipo de radio usando el siguiente comando:

[6605_v2r3_111-wlan-radio-prof-test] radio-type ?                                       

  80211an   802.11an                                                           

  80211bgn  802.11bgn                                                          

  80211gn   802.11gn                                                            

  80211n    802.11n                                                            

  80211b    802.11b                                                            

  80211a    802.11a                                                             

  80211bg   802.11bg                                                           

  80211g    802.11g                                                            

 

En la configuración, 80211n indica que el tipo de radio es 802.11n. Si las STA solo admiten 802.11b o 802.11g, no pueden acceder a la WLAN. 80211bgn indica que se admiten 802.11n, 802.11b y 802.11g. Cualquier STA 802.11n, 802.11b o 802.11g puede acceder a la WLAN. Esta regla se aplica a otros valores en este comando. El comando de tipo radio ha sido abolido desde V200R005C00. El tipo de radio se ajusta automáticamente de acuerdo con los protocolos admitidos por las STA sin necesidad de comandos de los usuarios. El procedimiento para configurar las velocidades de datos admitidas por las radios es diferente en V200R005C00 y V200R003C00. Para más detalles, consulte la documentación del producto WLAN:

http://support.huawei.com/enterprise/productNewOffering?idAbsPath=7919710|21782164|21782201|21782208|7974000&pid=7974000&productname=AC6605

802.11ac fue introducido recientemente. Las STA con capacidad 802.11ac son raras, y los productos con capacidad 802.11n se usan comúnmente. En comparación con los protocolos 802.11 anteriores, el 802.11n tiene las siguientes mejoras: más subportadoras, mayor velocidad de código, GI más corto, canal más ancho, más flujos espaciales y agregación de cuadros. El 802.11ac aprovecha estas características. Para hacer el mejor uso de estas mejoras, los productos de Huawei deben configurarse de la siguiente manera.

Más subportadoras: El 802.11n ofrece cuatro subportadoras de datos más que 802.11a/g. (El 802.11b no se compara con el 802.11n porque no usa OFMD). Los usuarios de 802.11n pueden disfrutar de los beneficios de esta mejora sin la necesidad de configuración adicional. La siguiente figura muestra el aumento de datos proporcionado por las más subportadoras en 802.11n.


123255i7nh85woawa98k22.png


Mayor velocidad de código: los datos transmitidos en WLAN consisten en datos de carga útil y sobrecarga de corrección de errores hacia adelante (FEC). Cuando se producen errores en los datos de carga útil debido a la atenuación, la interferencia u otros factores, la sobrecarga de FEC puede corregir errores. 802.11n mejora la tasa de código a 5/6 (de 3/4 en los protocolos 802.11 anteriores), lo que mejora la tasa de conexión física en un 11%. Los usuarios de 802.11n pueden disfrutar de los beneficios de esta mejora sin la necesidad de configuración adicional.


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GI más corto: Los estándares 802.11a/b/g requieren un GI, un período de 800ns, entre cada símbolo OFDM que se transmite para proteger contra la interferencia entre símbolos (ISI). 802.11n agrega un opcional para un intervalo de guarda de 400ns, que proporciona un aumento del 11% en la velocidad de datos (aproximadamente 72.2Mbps). 802.11n usa el GI de 800ns de forma predeterminada, pero el GI de 400ns en entornos de buena radio. Los usuarios pueden ejecutar el comando corto 80211n guard-interval-mode en la vista de perfil de radio para configurar la función GI corta 802.11n.

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] radio-profile name 80211n 

[AC6605-wlan-radio-prof-80211n] 80211n guard-interval-mode short

Para configurar la función GI corta del 802.11ac, ejecute el comando corto 80211ac guard-interval-mode.

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] radio-profile name 80211ac 

[AC6605-wlan-radio-prof-80211ac] 80211ac guard-interval-mode short

Tenga en cuenta que la función GI corta no es adecuada en todos los entornos. En entornos espaciales complejos, la reflexión de radio causada por obstáculos puede dar lugar a rutas múltiples entre AP y STA. En este caso, los datos llegan al receptor en diferentes momentos, lo que puede generar interferencias. Un GI adecuado puede evitar interferencias. Un GI inadecuado reducirá la eficiencia del enlace.


123311cy55rnn2znmezedu.png


Es una buena práctica deshabilitar la función GI corta en entornos complejos utilizando el comando normal 80211n guard-interval-mode en un dispositivo 802.11n o el comando normal 80211ac guard-interval-mode en un dispositivo 802.11ac.

Canal más amplio: la Sección 2, Frecuencias y canales de radio WLAN, describe la vinculación de canales en el 802.11n que combina dos canales de 20MHz en un canal de 40MHz. Esto puede proporcionar un aumento de más de dos veces en las tasas de datos. Los usuarios pueden ejecutar el siguiente comando en la vista de radio para configurar un canal de 40MHz y especificar un canal primario.

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] ap 0 radio 0

[AC6605-wlan-radio-0/0] channel 40mhz-plus 1  //Configure a 40 MHz channel and specify channel 1 as the primary channel.

802.11ac soporta ancho de banda de 80MHz.

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] ap 0 radio 1

[AC6605-wlan-radio-0/1] channel 80mhz 149

Más flujos espaciales: los APs 802.11a/b/g y los STA solo pueden usar una sola salida de entrada única (SISO) con un solo flujo espacial para transmitir datos. 802.11n admite hasta múltiples entradas de salida múltiple (MIMO) con cuatro flujos espaciales, y 802.11ac admite 8x8 MIMO. Los AP de antena múltiple de Huawei son compatibles con MIMO. Por ejemplo, AP5130, AP7110 y AP5030 son compatibles con MIMO 3x3, mientras que AP3010, AP6510 y AP6610 son compatibles con MIMO 2x2.


123320m5avavpkn4zn4snh.png


Agregación de tramas: en la capa MAC, los protocolos 802.11 definen una cantidad significativa de sobrecarga para cada trama, especialmente la sobrecarga de acuse de recibo. A la velocidad de datos más alta, esta sobrecarga consume un ancho de banda mayor que la trama de datos de carga útil. Por ejemplo, la velocidad de datos teórica en 802.11g es de 54 Mbps, pero el rendimiento real es de solo 22 Mbps. El resto está por encima. La función de agregación de la Unidad de Datos del Protocolo MAC (MPDU) 802.11n agrega múltiples MPDU en una Unidad de Datos del Protocolo MAC (A-MPDU) agregada, de modo que las N MPDU pueden transmitirse a través de un canal de contención o retroceso. Esta función guarda los recursos del canal que se consumen para enviar MPDU N-1. Los usuarios pueden ejecutar el comando 80211n a-mpdu enable para habilitar la función de agregación MPDU 802.11n, y el comando 80211n a-mpdu max-length-exponent para establecer la longitud máxima de cuadros agregados en una A-MPDU. La longitud máxima de las tramas agregadas en una A-MPDU es de 65.535 bytes en 802.11n.

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] radio-profile id 0 name rp01

[AC6605-wlan-view] 80211n a-mpdu enable

[AC6605-wlan-radio-prof-rp01] 80211n a-mpdu max-length-exponent 3  //3 indicates that the maximum length of frames aggregated into an A-MPDU is 65,535 bytes.


123331pwgd99wuuk6j1jja.png


Por defecto, 802.11ac admite A-MPDU con una longitud máxima de 1,048,575bytes. Los usuarios pueden ejecutar el siguiente comando para establecer la longitud sin la necesidad de habilitar esta función:

[AC6605-wlan-radio-prof-rp01]80211ac a-mpdu max-length-exponent 7  //7 indica que la longitud de las tramas agregadas en una A-MPDU es 1048575 bytes.

Además, 802.11ac admite la agregación de la Unidad de datos de servicio MAC (MSDU), lo que aumenta la velocidad de transmisión de datos. Los usuarios pueden ejecutar el siguiente comando para configurar esta función:

system-view

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] radio-profile name rp01

[AC6605-wlan-radio-prof-rp01a-msdu send enable

[AC6605-wlan-radio-prof-rp01] a-msdu send max-subframes 2  //2 indica el número de cuadros agregados en una A-MSDU.


123340ijimmiixwq6rrrrx.png


Además de los protocolos de la serie 802.11, otro concepto común en el campo WLAN es Wi-Fi.

Wi-Fi es la abreviatura de la Fidelidad Inalámbrica. En la era 802.11b, aunque todos los productos 802.11b se adhieren al estándar 802.11b, aún es posible que un fabricante construya un producto basado en una interpretación de una característica estándar, mientras que otro fabricante trabaja con una interpretación diferente. En 1999, los fabricantes de dispositivos WLAN de todo el mundo establecieron la Alianza de compatibilidad de Ethernet inalámbrica (WECA por sus siglas en inglés), que más tarde cambió su nombre a Alianza Wi-Fi, para garantizar la compatibilidad de los productos WLAN. La Wi-Fi Alliance presentó el programa Wi-Fi CERTIFIED para probar y certificar la compatibilidad de los productos 802.11b. Si un producto pasa estas pruebas, está certificado y recibe un sello CERTIFICADO de Wi-Fi. Wi-Fi CERTIFICADO se extendió gradualmente a 802.11a, 802.11g, y 802.11n. Debido a que la publicación del estándar 802.11n tomó mucho tiempo y hubo demandas en el mercado, la Alianza Wi-Fi certificó cientos de productos 802.11n basados en el estándar IEEE 802.11n Draft 2.0 antes de que se ratificara el estándar 802.11n. Esta es la razón por la que podríamos comprar productos 802.11n con buena compatibilidad antes de que se publicara el estándar 802.11n.

Pregunta:


¿Puede una STA de 2.4 GHz acceder a una WLAN 802.11ac?


  • x
  • convención:

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