monografia redes mesh version 1003
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENÉ MORENOFACULTAD INTEGRAL DEL NORTE
UNIDAD DE POSTGRADO FINOR - UAGRM
INGENIERÍA EN SISTEMASFINOR – UAGRM
“REDES INALAMBRICAS MESH Y SUS APLICACIONES”
DIPLOMADO “ADMINISTRACIÓN DE BASE DE DATOS Y REDES”
TRABAJO MONOGRÁFICO PARA OPTAR EL TÍTULO DE LICENCIATURA EN “INGENIERIA EN SISTEMAS”
Elaborado por:
ELIAS LOPEZ JANCKO
Montero, Santa Cruz – Bolivia
2015
AGRADECIMIENTOS
A DIOS
Por brindarme sabiduría para poder lograr mi objetivo en la
obtención del Título de la Licenciatura en Ingeniería en
Sistemas
A MIS CATEDRÁTICOS
De la Carrera de Ingeniería en Sistemas de la Universidad
Gabriel René Moreno de la Facultad Integral del Norte
“FINOR” Montero, a la Escuela Integral de Postgrado, por
haber sembrado en mí la semilla del conocimiento que
germinará y dará frutos a lo largo de mi vida profesional.
I
DEDICATORIA
A MIS PADRES
Por el apoyo constante y aliento permanente, Por haberme
brindado todos sus concejos, que siempre me han
ayudado en mi vida personal y que gracias a todo eso he
logrado uno de mis objetivos
A MI HIJA
Por enseñarme a enfrentarlos obstáculos con alegría y ser
mi fuente de inspiración.
A MI SEÑORA ESPOSA
Por su apoyo y confianza que me ha brindado Todo es te
tiempo de mi vida.
A MIS HERMANOS(AS)
En Especial a Genobia por haberme brindado su apoyo
incondicional y todos su concejos.
A MIS DOCENTES DE LA CARRERA DE ING. EN
SISTMAS
Por brindarme sus conocimientos durante estos años que
he aprovechado completamente
II
RESUMEN EJECUTIVO
Hoy en día las redes cableadas o inalámbricas son de suma importancia en nuestras
vidas, ya sea en el ámbito laboral, estudiantil, social, etc. y así se podría seguir
mencionando una enorme cantidad de áreas en las que las redes están involucradas.
Muchas personas, organizaciones, entidades que quieren montar una red de
ordenadores en su empresa para conectarse a Internet o para compartir información
pueden hacerse esta misma pregunta: ¿usamos redes inalámbricas o redes por
cable estructurado? A primera vista, las redes inalámbricas presentan mayor
comodidad y son más fáciles de instalar no requieren cables, en muchos casos basta
la compra de un router y permiten conectar varios ordenadores en red. Sin embargo,
hay razones para pensar que en el entorno de una empresa las redes inalámbricas
no son las más seguras y una instalación de red por cable estructurado puede
resultar más conveniente en según qué casos. En esta monografía se presenta el
resultado de una investigación, estudio y entendimiento de la tecnología “red
inalámbrica mesh”, ya que por desconocimiento de este tema se vio en la necesidad
de investigar para su uso futuro como profesional. Este trabajo monográfico describe
las características, los entandares que utiliza, los protocolos de enrutamiento que
utiliza para encaminar la datos, qué ventajas tiene y campos de aplicación de las
redes inalámbricas mesh,
Palabras Clave
Estándares IEEE 802.11, Redes Inalámbricas mesh, protocoles de enrutamiento.
III
TABLA DE CONTENIDOS
AGRADECIMIENTOS................................................................................................................I
DEDICATORIA..........................................................................................................................II
RESUMEN EJECUTIVO..........................................................................................................III
1.1. INTRODUCCIÓN........................................................................................................1
1.2. ANTECEDENTES.......................................................................................................3
1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA........................................................................4
1.3.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA.....................................................................................4
1.3.2. FORMULACIÓN DE PROBLEMA.....................................................................................4
1.4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.......................................................................5
1.4.1. OBJETIVO GENERAL........................................................................................................5
1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS...............................................................................................5
1.5. JUSTIFICACIÓN.........................................................................................................6
1.5.1. JUSTIFICACIÓN PERSONAL...........................................................................................6
1.5.2. JUSTIFICACIÓN TÉCNICO...............................................................................................6
1.5.3. JUSTIFICACIÓN SOCIAL..................................................................................................6
2. MARCO TEORICO.....................................................................................................7
2.1. REDES INALÁMBRICAS MESH................................................................................7
Topología: La topología de una red representa la disposición de los enlaces que conectan los nodos de una red. Las redes pueden tomar muchas formas diferentes dependiendo de cómo están interconectados los nodos. Hay dos formas de describir la topología de una red: física o lógica ................................................................8
2.1. GENERACIONES DE REDES MESH............................................................................12
2.1.1. Primera Generación.........................................................................................................12
2.1.2. Segunda Generación.......................................................................................................12
2.1.3. Tercera Generación..........................................................................................................12
2.2. PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO ....................................................................13
2.2.1. Elementos de un enrutamiento.....................................................................................13
2.2.2. Tipos de protocolos de enrutamiento.........................................................................13
2.3. ESTÁNDARES QUE UTILIZA REDES INALMABRICAS MESH............................15
2.3.1. IEEE 802.11........................................................................................................................15
2.7. VENTAJAS...............................................................................................................18
IV
2.8. DESVENTAJAS........................................................................................................18
2.9. USO ACTUAL DE REDES INALMABRICAS MESH...............................................19
2.9.3. Comunitarias.....................................................................................................................19
2.9.4. COMERCIALES.................................................................................................................20
2.9.5. DE LABORATORIO...........................................................................................................21
2.10. IMPLEMENTACIONES DE REDES INALAMBRICAS MESH LIBRES...................21
2.10. Redes malladas en España............................................................................................21
2.10.1. Redes Mesh en Alemania...............................................................................................22
Berlín: Esta red experimental de comunidad urbana actualmente está conformada por unos 200 nodos basados en OLSR FirmwareFreifunk. A este software se le han dado muchos usos en proyectos comunitarios y de desarrollo............................................................................22
2.10.2. CUWIN–CHAMPAIGN-URBANA COMMUNITY WIRELESS NETWORK................22
2.10.3. Red comunitaria de MESH inalámbrica en Dharamsala India...............................22
2.12. OTROS SERVICIOS QUE BRINDA RED INALAMBRICA MESH LIBRES............22
2.13. DISCUSION..............................................................................................................24
2.14. CONCLUSIONES.....................................................................................................25
V
Capítulo I
ASPECTOS GENERALES
1.1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad se precisa tener nuevas tecnologías que nos ayuden en el
manejo de la información y en el desarrollo de las comunicaciones, las
tecnologías de la información en nuestros días, están cambiando la forma
tradicional de hacer las cosas, las personas que trabajan en dependencias de
gobierno en empresas privadas o que trabajan como profesionales en
cualquier campo utilizan las tecnologías de información cotidianamente
mediante el uso del internet.
Una de las tecnologías más prometedoras y discutidas en esta década es de
poder comunicar computadoras mediante tecnología inalámbrica, las redes
inalámbricas facilitan la operación en lugares donde una computadora no
puede permanecer en un solo lugar como escuelas, edificios, campus o
incluso en comunidades alejadas.
Se puede afirmar que las redes inalámbricas en nuestros días está en su
apogeo, la gran mayoría de las empresas ocupa algún dispositivo o equipo
para comunicarse tanto una computadora portátil como un teléfono celular, la
información es una herramienta indispensable hoy en día y las redes de
computadoras nos ayudan a acceder a estas.
El presente monografía es una investigación esencialmente sobre las redes
inalámbricas mesh, el cual se sustenta en diversos documentos bibliográficos,
la idea principal de la realización de esta monografía surge a raíz de observar
como la tecnología hoy en día es una herramienta indispensable tanto para la
comunicación como para la realización de diferentes actividades tanto
personales, académicas o empresariales por mencionar algunos ejemplos. En
este caso las redes inalámbricas mesh son fáciles de implementar y su
1
característica principal es la movilidad facilitando así al usuario acceder a los
servicios de la red sin que esté utilizando un cable, El objetivo de esta trabajo
monográfico es de describir las características de la red mesh, que estándares
utilizan las ventajas que presentan, los campos de aplicación, redes mesh
libres o comerciales existentes en otros paises.
2
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1. Descripción del Problema
Hoy en día, el acceso a los servicios digitales se ha convertido en una
herramienta indispensable para las actividades, laborales, educativas,
culturales y en otras. Las razones abarcan de fácil implementación a
promesas de bajo costo y bajo consumo de energía.
En nuestro país es clara la evidencia en las actividades personales,
empresariales e institucionales la necesidad de proveer de redes de
comunicación que les permita un acceso fácil y rápido a datos, documentación
y servicios, desde un sin fin de lugares.
Peor aún más grave es que, un gran porcentaje de la población urbana no
tiene acceso a este medio de comunicación, el problema es aún más crítico en
las zonas urbanas marginales y rurales de nuestro país, donde el factor costo-
beneficio, no permite el desarrollo de redes de comunicaciones que permitan
tener acceso a los servicios digitales. La falta de gestión y/o ignorancia del
tema de la sociedad sobre este tipo de red mesh hace que no se lideren
proyectos y por ende no poder verse beneficiadas en el aprovechamiento de
los diferentes servicios que provee una red mesh.
1.2.2. Formulación de Problema
¿Cuáles son las principales características y campo de aplicación de las redes
inalámbricas mesh?
3
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.3.1. Objetivo General
Describir las principales características para la aplicación de las redes
inalámbricas mesh e identificar sus ventajas.
1.3.2. Objetivos Específicos
Definir los conceptos básicos sobre las redes inalámbricas mesh
Identificar los estándar y los protocolos de red inalámbricas mesh.
Mencionar las herramientas para construir una red inalámbrica mesh.
Indicar, las herramientas, los campos de aplicación y las ventajas las redes
inalámbricas mesh.
4
1.4. DELIMITACION DE LA INVESTIGACION
La presente investigación tiene las siguientes demarcaciones:
1.4.1. Espacial
La Presente investigación se realizó en los ambientes de la Universidad
Autónoma Gabriel René Moreno en la Facultad Integral del Norte la cual está
localizada en la ciudad de Montero, provincia Obispo Santisteban del
departamento de Santa Cruz.
La facultad del Norte FINOR de la Universidad Autónoma Gabriel René
Moreno, fue creada el 2005 establecida en la ciudad de Montero, provincia
Obispo Santisteban, ubicada en la localidad de Montero Barrio Urkupiña
Avenida principal Montero Santa Cruz
1.4.2. Temporal
La investigación se consolidó durante el periodo de 6 semanas consecutivas
que se iniciaron el 2 de noviembre concluyendo el 08 de Diciembre del
presente año.
Durante estos periodos se ha concluido con la investigación. Realizada en la
Universidad Autónoma Gabriel René Moreno UAGRM.
1.5. JUSTIFICACIÓN
1.5.1. Justificación Personal
El estudio adecuado del presente tema, nos dará el conocimiento para formar
un criterio propio sobre sobre las características y ventajas que tiene contar
con las redes inalámbricas mesh.
1.5.2. Justificación Técnico
Debido a la gran competencia de profesionales en el mercado de la tecnología
e informática, el presente trabajo aportará al crecimiento profesional del lector
dando a conocer las características de redes inalámbrica mesh.
5
1.5.3. Justificación Social
El futuro inmediato es inalámbrico, la movilidad construye una sociedad de la
información y la tecnología puede ser revolucionaria cuando es capaz de
contribuir a los cambios sociales, culturales y económicos. Las soluciones
inalámbricas se convierten en una alternativa para democratizar el acceso a
los servicios de comunicación, reduciendo fronteras y ofreciendo diversidad,
calidad y costo accesible.
CAPITULO II
6
2. MARCO TEORICO
2.1. Conceptos Generales redes inalámbricos mesh
Las redes Inalámbricas mesh o redes de malla inalámbrica, son redes en las
que se mezclan las dos topologías de red infraestructura y ad-hoc.” (Granados
y Pérez, 2011, pág. 26)
Es una red inalámbrica, descentralizada, punto a punto, compuesta de nodos
independientes que se comunican entre sí, siendo estos nodos computadores
de escritorio, portátiles, dispositivos móviles como tabletas, Smartphone u
otras unidades que soportan el estándar IEEE 802.11 .La topología de mesh
es una opción interesante principalmente en ambientes urbanos, aunque
también en áreas remotas en donde es difícil implementar una infraestructura
central. Esta topología se encuentra típicamente en redes municipales,
campus universitarios y vecindarios (Buettrich ,2007).
Las redes inalámbricas malladas, redes acopladas, o redes de malla
inalámbricas de infraestructura, para definirlas de una forma sencilla, son
aquellas redes en las que se mezclan las dos topologías de las redes
inalámbricas, la topología Ad-hoc y la topología infraestructura. Básicamente
son redes con topología de infraestructura pero que permiten unirse a la red a
dispositivos que a pesar de estar fuera del rango de cobertura de los puntos
de acceso están dentro del rango de cobertura de alguna tarjeta de red (TR)
que directamente o indirectamente está dentro del rango de cobertura de un
punto de acceso (PA).
Permiten que las tarjetas de red se comuniquen entre sí, independientemente
del punto de acceso. Esto quiere decir que los dispositivos que actúan como
tarjeta de red pueden no mandar directamente sus paquetes al punto de
acceso sino que pueden pasárselos a otras tarjetas de red para que lleguen a
su destino.
Para que esto sea posible es necesario el contar con un protocolo de
enrutamiento que permita transmitir la información hasta su destino con el
7
mínimo número de saltos (Hops en inglés) o con un número que aun no
siendo el mínimo sea suficientemente bueno. Es resistente a fallos, pues la
caída de un solo nodo no implica la caída de toda la red. (Montes k. ,2007).
Figura 1.1 Red inalámbrica meshFuente: David Johnson (2007)
Topología: La topología de una red representa la disposición de los enlaces
que conectan los nodos de una red. Las redes pueden tomar muchas formas
diferentes dependiendo de cómo están interconectados los nodos. Hay dos
formas de describir la topología de una red: física o lógica.
La topología física se refiere a la configuración de cables, antenas,
computadores y otros dispositivos de red, mientras la topología lógica hace
referencia a un nivel más abstracto, considerando por ejemplo el método y
flujo de la información transmitida entre nodos (Buettrich ,2007,pág. 3).
8
Topología ad hoc: Son un grupo de ordenadores que se comunican
directamente entre si atreves de señales de radio sin usar un punto de acceso.
Estas no dependen de un control central establecido. Un nodo puede
establecer un enlace inalámbrico con otro nodo si este se encuentra dentro de
su rango de transmisión. (Muñoz, 2014).
Figura 1.4 topología ad hoc
Fuente: (Janet Bautista, 2007)
Topología de Infraestructura: Esta es el tipo de red inalámbrica más
extendida actualmente. Es una red tipo cliente-servidor, donde los clientes
suelen ser los ordenadores personales que se conectan al servidor,
llamado punto de acceso en este caso. Un punto de acceso no es más que
un dispositivo al que se conectan los clientes para poder comunicarse
entre sí. (Jane Butler,2014)
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Figura 1.5 Red De Infraestructura
Fuente: Claudio Ávila (2007)
2.1.1. CARACTERISTICAS DE REDS MESH
Una red inalámbrica mesh está formada por un conjunto de nodos que pueden
ser enrutadores o clientes.
Los router mesh: tienen movilidad mínima y forman la conexión troncal de la
red, lo que se conoce como backbone. A parte de las funciones típicas de un
router (puerta de enlace y repetidor), ofrece soporte para el funcionamiento de
la red mesh. Están equipados con varias interfaces de red, con la misma o
distinta tecnología inalámbrica, lo que permite la integración de redes
inalámbricas de todo tipo. Tienen un menor consumo energético que los
routers convencionales. A pesar de proporcionar el mismo nivel de cobertura,
necesitan menos energía para transmitir gracias a la comunicación multisalto.
Pueden ser construidos en sistemas dedicados o de propósito general,
mediante adaptación del software.
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Los clientes: pueden ser estáticos o móviles. Tienen las funciones necesarias
para trabajar en una red mesh y pueden trabajar como enrutadores, aunque
sin las funciones de puente y puerta de enlace. Disponen de una única
interface de red, por lo que el número de dispositivos que puede actuar de
cliente en una red mesh es mayor que el de dispositivos que pueden actuar de
routers mesh.
Se trata de redes con topología de infraestructura pero que permiten que
dispositivos que se encuentran fuera del rango de cobertura de los puntos de
acceso, puedan unirse a la red por encontrarse dentro del rango de cobertura
de algún nodo móvil que sí se encuentra dentro del rango de cobertura de los
puntos de acceso.
Los clientes pueden comunicarse entre sí, independientemente del punto de
acceso (PA) ya que todo nodo perteneciente a una red mesh permite el paso
de paquetes a través de él hacia otros nodos. Actúan como repetidores, dando
como resultado una red que abarca grandes distancias.
Los nodos mesh se encargan del establecimiento y mantenimiento de la
conexión de la red automáticamente, es decir, la red se auto-organiza y auto-
configura dinámicamente creando una red ad hoc. Esta característica brinda
grandes ventajas a este tipo de redes como el bajo coste de instalación, el
fácil mantenimiento y la robustez de la red, que proporcionan una gran
cobertura y un servicio muy fiable.
Para que esto sea posible es necesario contar con un protocolo de
enrutamiento que permita transmitir la información hasta su destino con el
mínimo número de saltos o con un número que, aun no siendo el mínimo, sea
suficientemente bueno. Si el número de saltos es elevado, la red introduce un
retardo que puede no ser adecuado para determinados servicios que se
requieran en tiempo real, como la telefonía IP.
11
Antiguamente, las redes mesh no se usaban tanto ya que el cableado
necesario para conectar los nodos era imposible de instalar y de mantener.
Con la aparición de la tecnología inalámbrica este problema desaparece.
(Granados y Pérez ,2011)
2.1. GENERACIONES DE REDES MESH
2.1.1. Primera Generación
Usa el mismo enlace de radio para la transmisión de datos entre el cliente y el
nodo, así como entre nodos. Tiene transmisión store-and-forward, es decir,
primero recibe y luego transmite. Las Desventajas son:
Disminución del ancho de banda.
No se puede transmitir y recibir datos simultáneamente por un sólo canal
de radio porque provocaría interferencia, congestión y contención en cada
nodo.
2.1.2. Segunda Generación
Combina dos canales, el 802.11b/g para dar servicio y el 802.11a para
interconectar los nodos con el estándar. Con este sistema se logró eliminar la
interferencia en los nodos ya que se trabaja con diversas bandas de
frecuencia (entre 2.4GHz y 5.8GHz). Las Desventajas son:
Al aumentar la demanda de servicio por parte del usuario, se presentan
congestiones significativas en la parte de la radio que se usa para
interconectar los nodos.
2.1.3. Tercera Generación
Los canales disponibles se pueden reutilizar, haciendo que el espectro
disponible sea más amplio y que el funcionamiento de la red aumente 50 o
12
más veces. Los equipos de esta generación se basan en productos multi-
radios que soportan múltiples configuraciones de red.
Un radio de los equipos de tercera generación se usa para crear un enlace
hacia su nodo “upstream” (nodo más cerca al gateway) y otro radio se utiliza
para un enlace “downstream” al nodo vecino siguiente. (Granados y
Pérez ,2011).
2.2. PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO
Las redes inalámbricas Mesh presentan una topología dinámica y auto-
configurable, las rutas entre los dispositivos cambian dinámicamente. Esto
hace necesario que exista un protocolo que garantice la transmisión de la
información a un bajo coste, por ejemplo, encontrar la ruta con el menor
número de saltos.
2.2.1. Elementos de un enrutamiento
Con el fin de encontrar las rutas más adecuadas, se presentan los siguientes
elementos de enrutamiento:
Descubrimiento de nodo: encontrar nodos en una topología cambiante.
Exige una comprobación constante.
Descubrimiento de frontera: encontrar los límites o bordes de una red, la
frontera de la malla, generalmente donde se conecta a Internet.
Mediciones de enlace: medir la calidad de los enlaces de los nodos.
Cálculo de rutas: encontrar la mejor ruta basada en la calidad de los enlaces
Manejo de direcciones IP: Asignar y controlar direcciones IP.
Manejo de la red troncal (UpLink/Backhaul): manejo de conexiones a redes
externas, por ejemplo Internet.
2.2.2. Tipos de protocolos de enrutamiento
Dependiendo de la forma en la que un protocolo maneja los enlaces y sus
estados, podemos distinguir tres tipos de protocolos:
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Reactivos (Bajo demanda): Este tipo de protocolos no necesita que cada
nodo de la red mantenga la información de enrutamiento siempre disponible.
Esta información se actualiza en función de las necesidades. Lo que se
pretende con ésto es que la red no tenga carga de señalización innecesaria.
Es un tipo de protocolo muy útil cuando la información viaja frecuentemente
por las mismas rutas o rutas muy parecidas. El envío de los paquetes no
comienza hasta que la ruta no se encuentra establecida, lo que provoca un
retraso en el envío de los primeros paquetes. Una vez finalizado el envío, se
guarda en la memoria caché la tabla de enrutamiento durante un tiempo
determinado, transcurrido el cual la ruta se invalida.
Proactivos: Al contrario que los reactivos, este tipo de protocolo intenta
mantener la información de enrutamiento correcta en cada nodo de la red y en
cada momento. La principal ventaja de este tipo de protocolos es que permite
saber en cada momento quién está dentro o fuera de la red, sin necesidad de
esperar a que se establezcan rutas.
Híbridos: Se unen los dos tipos de protocolos mencionados anteriormente, es
decir las rutas se mantienen de manera proactiva pero no en todos los nodos
de la red, sólo en unos pocos.
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2.3. ESTÁNDAR IEEE 801.11
IEEE corresponde a las siglas de (Institute of Electrical and Electronics
Engineers) en español Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, una
asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización, entre
otras cosas.
El IEEE aprobó la norma 802 en 1990 que normalizaba el funcionamiento de
las redes de área local y metropolitana, definiendo así el estándar necesario
para que los productos de los diferentes fabricantes fueran compatibles entre
sí.
IEEE 802.11a: Estandarizado por el IEEE en julio de 1999 aunque no llega a
comercializarse hasta 2002. Se consiguen velocidades de 54 Mbps e incluso
es posible alcanzar los 72 y 108 Mbps con versiones propietarias de esta
tecnología. Esto hace que sea un estándar con velocidades reales de hasta 20
Mbps.
IEEE 802.11b: Publicado en 1999, ganó una amplia aceptación en la industria.
Tiene una velocidad máxima de transmisión de 11 Mbps y utiliza el método de
acceso definido en el estándar original CSMA/CA. Debido al espacio ocupado
por la codificación del protocolo CSMA/CA, la velocidad real de transmisión se
reduce a 5.9 Mbps sobre TCP y 7.1 Mbps sobre UDP.
El estándar 802.11b funciona en la banda de frecuencia de 2.4 GHz, la cual, al
no necesitar licencia de uso, puede ser utilizada por cualquier tecnología
inalámbrica y producir interferencias.
IEEE 802.11g: En Junio de 2003 aparece el estándar 802.11g con la idea de
aumentar la velocidad sin renunciar a las ventajas de la banda de los 2.4 GHz.
Esta norma, permite transmitir datos a 54 Mbps que en promedio es de 22
Mbps de velocidad real de transferencia.
15
Es compatible con el protocolo 802.11b y puede trabajar con el protocolo
802.11a cambiando la configuración de los equipos. Esto es debido a que
802.11g, puede operar con las tecnologías OFDM y DSSS.
Pese a la compatibilidad, en redes bajo el estándar b, la presencia de nodos g
reduce notablemente la velocidad de transmisión, debido a que los clientes
802.11b no comprenden los mecanismos de envío de OFDM.
IEEE 802.11n: El estándar 802.11n fue ratificado en septiembre de 2009 por
la organización IEEE. La base de su funcionamiento es la incorporación de
varias antenas, que permiten utilizar varios canales para enviar y recibir datos
simultáneamente, mejorando de forma sustancial la señal recibida por el
receptor y multiplicándose de esta forma el ancho de banda utilizado. Esto es
lo que se conoce como la tecnología MIMO (Multiple Input Multiple Output).del
segundo canal ya no tienen ninguna utilidad y el ancho de banda que ocupan
pasa a ser usado para la transmisión de datos. (Granados y Pérez ,2011)
8.4 IEEE 802.11s: IEEE 802.11s es el estándar en desarrollo para redes Wi-Fi
malladas, también conocidas como redes Mesh. La malla es una topología de
red en la que cada nodo está conectado a uno o más nodos. De esta manera
es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos.
(Escudero Pascual A, 2007)
16
Tabla 2.1 tabla comparativa de estándares 801.11
Fuente: sincables.com.ve
2.4. HERRAMIENTAS NECESRIAS PARA CONSTRUIR UNA RED
INALÁMBRICACO MESH.
2.6.1 Medio de Trasmisión
Radio Frecuencia: Son los canales o espacios radioeléctricos que utilizan las
redes inalámbricas para emitir la señal. Las utilizadas actualmente son
2,4GHz, 5GHz y 60GHz. La más popular y utilizada por las redes existentes
es la de 2,4GHz. Eso, sumado a que hay electrodomésticos y teléfonos
inalámbricos que también transmiten por esta banda, hace que la calidad de
la señal, en general sea peor que en la banda de 5GHz debido a la
sobresaturación e interferencias.. Existen dispositivos inalámbricos y antenas
que utilizan una de las dos bandas, 2,4GHz o 5GHz, mientras que otros
utilizan ambas y se les conoce como Dual Band o Doble Banda. (lacuevawifi,
2013)
2.6.2 Hardware
Antenas
Pigtail
Soportes
Mastil
17
802.11a 802.11b 802.11g 802.11nVelocidad Hasta 54
MbpsHasta 11
HastaHasta 54
MbpsHasta 300Mbps
Frecuencia 5 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz o 5 GHz
Rango en interiores
7-22 metros 30-60 metros 30-60 metros 90 metros
Compatibilidad Incompatible con 801.11b
y 802.11g
Compatible 802.11g
Compatible con 802.11b
Compatible con 802.11b, 802.11g,
802.11(5GHz)
PoE
Cajas Exteriores
Energía alternativa
2.6.3. Software
Firmware
OpenWrt
Freifunk.net
X-wrt
Fon
DD.Wrt
2.6.4. Recurso Humano
Formada por empresa, comunidad, gubernamental.
2.7. VENTAJAS
Menor coste: cada nodo puede actuar como cliente y como repetidor de la
red, lo que suple la necesidad de infraestructuras de repetición o nodos
centrales.
Robustez: al ser una red mallada, si uno de los nodos pierde servicio, se
reduce la posibilidad de que esto afecte al resto, ya que puede existir
redundancia en el camino a este nodo.
Instalación: La complejidad en tarea de instalación de un punto mesh queda
reducida, al compararlo con una red cableada, ya que simplemente es
necesario colocar el nodo con el software Mesh preinstalado. Al disponer de
rutas dinámicas, cuando este nodo encuentre un nodo vecino, estaría
dispuesto para entrar en servicio.
Alimentación: Los nodos de la red Mesh, pueden ser construidos con
requerimientos energéticos realmente bajos, por lo que pueden ser
desplegados con unidades autónomas de energía alternativas.
18
2.8. DESVENTAJAS
Latencia: Este tipo de tecnología puede no ser siempre buena, debido al
número de saltos que puede llegar a dar un paquete hasta su destino. Estos
saltos se traducen en retardos en la red que no están permitidos en servicios
que se requieren en tiempo real, como la telefonía IP.
Compartiendo el medio: Debido al limitado número de frecuencias en que se
mueven las redes WLAN actuales, pueden existir interferencias entre usuarios
que compartan una misma área de cobertura física. Mientras que la
asignación automática vía DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) en
rangos de IP privados no es problemática, las redes mesh podrían en principio
interactuar con redes vecinas en cualquier momento y el peligro de
direcciones duplicadas y conflictos de red es obvio. IPv6 podría traer una
solución a esto.
Seguridad: Las redes ad-hoc necesitan hablar con sus clientes antes de
autenticarlos. Esto constituye un reto en cuanto a su seguridad. Las redes
Mesh son, del mismo modo, muy vulnerables a ataques DoS. Además, al igual
que sucede con otras tecnologías, los datos pueden ser interceptados con
programas gratuitos. Para solucionar esto, algunas empresas han
desarrollado protocolos que utilizan técnicas de cifrado diferentes a las de
WiFi y que no pueden ser interceptados con una tarjeta de red inalámbrica
802.11 común.
Rendimiento: El tema de la disminución del rendimiento (througput) existe en
todas las redes multisalto. El rendimiento disminuye con el número de saltos
de acuerdo a 1/n o 1/n2 o 1/n1/2, dependiendo del modelo (“n” es el número
de saltos) que se utilice.
19
2.9. USO ACTUAL DE REDES INALMABRICAS MESH
Los inicios de las redes mesh son militares. Inicialmente se usaron para
comunicarse con aquellas unidades de militares que aun estando lejos de las
zonas de cobertura de sus mandos estaban lo suficientemente cerca entre sí
como para formar una cadena a través de la cual se pudiesen ir pasando los
mensajes hasta llegar a su destino. Actualmente este tipo de redes está
bastante extendido en toda clase de grupos. Empresas privadas dedicadas a
la comercialización de redes mesh, instituciones sociales o comunitarias, o
incluso laboratorios y grupos de investigación dedicados al estudio estas
redes y todo lo que las rodea. (Torres k. Isrrael, 2014)
2.9.3. Comunitarias
Las redes mesh comunitarias están formadas por agrupaciones de usuarios,
instituciones o empresas que deciden construir una red mesh, y de esta
manera conectarse entre ellos con altas prestaciones y un bajo coste, además
de servicios de valor añadido.
El objetivo de estas comunidades de usuarios no es solamente posibilitar el
acceso a Internet. Se trata de crear otra red, pero gestionada por sus propios
usuarios.
En caso de catástrofe y el consiguiente colapso de las redes de comunicación
habituales, la red mesh sería una alternativa de comunicación al no depender
de los canales y medios de transmisión habituales, permitiendo conectar a la
red desde cualquier punto y en todo momento para servir de red de
emergencia y atender a las necesidades de comunicación y transmisión de
voz y datos que puedan surgir. (Torres k., 2014)
20
2.9.4. COMERCIALES
También hay algunas empresas que se dedican a desplegar redes
inalámbricas a todo tipo de clientes, tanto particulares, como profesionales.
Ofrecen soluciones de interconexión de redes de un modo más profesional
que las redes comunitarias, llegando a ofrecer servicios como monitorización
de la red, supervisión online o gestión de puntos de acceso desde los que el
cliente puede cobrar por su utilización.
Los dispositivos que comercializan estas empresas tienen la peculiaridad de
que son muy económicos, fáciles de instalar, e incorporan enrutamiento
avanzado: cada nodo transmite automáticamente entre sí, formando
redundancias automáticas a través de múltiples trayectorias, aumentando
alcance y eficiencia. Además se trata de una red self-healing, es decir, se
arregla y se reconfigura por sí misma si algún nodo esta fuera de servicio, lo
que disminuye la necesidad de mantenimiento.
Para la implantación de redes inalámbricas malladas en exteriores se
aprovecha el mobiliario urbano como soporte para su instalación (farolas,
semáforos, etc.). Estas redes pueden soportar servicios esenciales como la
comunicación con la policía, bomberos, servicios sanitarios o información de
tráfico en áreas metropolitanas. (Montes Torres k Isrrael, 2014).
2.9.5. DE LABORATORIO
Se trata de redes experimentales que sirven para realizar proyectos de
investigación. Un ejemplo a destacar es Roofnet, una red 802.11b/g que
cuenta con 20 nodos activos distribuidos por la ciudad de Cambridge. De ella
han surgido protocolos como BATMAN, desarrollado específicamente para
este tipo de redes en las que las rutas son dinámicas y cambian
constantemente.
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2.10. IMPLEMENTACIONES DE REDES INALAMBRICAS MESH LIBRES
2.10. Redes malladas en España
Son muchas las ciudades españolas que ya disponen de redes mesh. Desde
pequeños municipios de 3.000 habitantes a grandes ciudades como Madrid o
Barcelona, las pequeñas redes mesh se están extendiendo progresivamente
en otras ciudades. Sin embargo sólo en Avilés, en 2007, y en Zaragoza, en
2008, se han desarrollado grandes redes malladas municipales con soporte
para ToIP, VoIP y movilidad gracias al impulso de ambos ayuntamientos.
Generalmente se les dan unos usos internos, bien para servicios de tráfico y
movilidad, comunicaciones, informática o seguridad ciudadana. Otra forma de
realizar despliegues es a base de servicios al ciudadano, con las llamadas
Wireless Cities: acceso a la web municipal, a Internet, o a servicios en local
(juegos en red, p2p, etc) suele ser la otra forma de empezar los despliegues.
La CMT establece unos claros criterios sobre cómo prestar servicios al
ciudadano y que no entren en competencia desleal con el sector privado, por
lo que las denuncias a Atarfe, Barcelona o Ponteareas son cosa del pasado.
En 2007 multitud de ayuntamientos iniciaron sus trámites y ofertan sus
servicios de una manera eficaz cumpliendo con la legislación vigente.
2.10.1. Redes Mesh en Alemania
Berlín: Esta red experimental de comunidad urbana actualmente está
conformada por unos 200 nodos basados en OLSR FirmwareFreifunk. A este
software se le han dado muchos usos en proyectos comunitarios y de
desarrollo.
2.10.2. CUWIN–CHAMPAIGN-URBANA COMMUNITY WIRELESS NETWORK
Red inalámbrica comunitaria de Champaign-Urbana, Illinois Estados Unidos
CUWiN es una iniciativa de desarrollo e investigación con una implementación
inalámbrica escalable y altamente robusta.
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2.10.3. Red comunitaria de MESH inalámbrica en Dharamsala India
La red comunitaria de Dharamsala, se fundó luego de la aprobación del uso
del WiFi en exteriores en la India 28 de Enero de 2005.Para finales de Febrero
la MESH ya tenía conectados 8 campus. Pruebas extensivas durante Febrero
mostraron que los terrenos montañosos abruptos se ajustan más a las MESH
que las redes convencionales punto – multipunto.
2.11. Red MESH en el Instituto Meraka en Mpumalanga Sudáfrica:
La primera antena del Instituto Meraka está hecha con una lata de metal y un
trozo de rayo de bicicleta soldado a un conector especial que se puede
conectar con una antena similar en otro punto a 5 kilómetros.
2.12. OTROS SERVICIOS QUE BRINDA RED INALAMBRICA MESH LIBRES
Al ser una red inalámbrica mesh, los ciudadanos pueden usarla para
beneficiar a otros y beneficiarse a sí mismos con los diferentes servicios ya
será libre o comercial
Wikipedia en distintos idiomas.
Chat.
Intercambio de archivos.
Servidor de dominios.
Plataformas de aprendizaje.
Bibliotecas de libre acceso.
Red social libre y soberana.
La cantidad de servicios que pueden brindarse es muy amplia, además animar
a las instituciones, empresas, escuelas y personas particulares puedan
implementar este tipo de red.
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2.13. DISCUSION
En el trabajo monográfico, se ha tomado en cuenta los distintos criterios de
muchos autores y Trabajos ya realizados referente al tema, que dieron
diversas formas de conceptualización sobre redes mesh.
Las redes mesh a futuro son la opción más viable en cuanto al uso de la
conectividad se refiere, ya que quedan demostradas en el contenido de este
artículo todas las ventajas tecnológicas que ofrece a partir de su
implementación. Característica que sobresale con respecto a los diferentes
tipos de redes de comunicaciones las ubican a futuro como una alternativa
optima en la solución a problemas de interconexión y optimización del
transporte de la información entre usuarios.
Cabe resaltar que para las comunidades rurales y urbanas las redes mesh
son la opción a tener en cuenta, pues el solo hecho de poderse implementar
en áreas geográficas con dificultades para acceder a la señal de
comunicaciones es quizás la más importante característica tecnológica a ser
tenida en cuenta por los usuarios con necesidades de una mejor
comunicación.
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2.14. CONCLUSIONES
Una vez realizada la investigación de la Red inalámbricas mesh, se puede concluir que es una tecnología a través de la cual se tiene una mayor disponibilidad para la transmisión de datos que ayuda a la comunicación entre los componentes de la red, Sin que la red pierda los servicios porque cuenta con muchas rutas por donde la información puede llegar al destino
Los elementos de enrutamiento Mesh, hardware, Software y Estándares son las características destacables y que pueden ser utilizados para construir redes inalámbricas Mesh.
Existen muchos países que utilizan esta tecnología con diversos fines comunitarios, comerciales y de laboratorio. Pero lo más interesante es que este tipo de red utilizan para Fines libres quiere decir que el acceso a los servicios es libre.
Finalmente en monografía se puede concluir que los objetivos planteados se han podido cumplir satisfactoriamente mediante el estudio que se demuestra en la presente monografía.
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BIBLIOGRAFÍA
Alberto Escudero Pascual (207) Estándares en Tecnologías Inalámbricas
Butler Jane (2014) Redes Inalámbricas en los Países en Desarrollo
Granados Bayona G, Pérez Gonzales T (2011) Granados Bayona
Fuente:http://www.adminso.es/recursos/Proyectos/PFM/2010_11/PFM_mesh.pdf
Johnson D, Matthee K. (2007) Building a Rural Wireless Mesh Network.
.Montes Torres kenmy Isrrael (2014) Redes Mesh o redes malladas. Peru
Sebastián Büttrich (2007) Redes Mesh.
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