Redes Inalámbricas: IEEE 802.16, WiFi, Bluetooth y LTE

1.- Características del Protocolo IEEE 802.16

El estándar IEEE 802.16, también conocido como WiMAX, permite la implementación de redes de banda ancha de acceso inalámbrico en áreas extensas, con gran capacidad para transportar información y soportar diversos servicios.

  • Soporta aplicaciones como video y voz en un mismo canal (VoIP, videoconferencias).
  • Admite multiplexación TDD y FDD.
  • Es escalable y compatible con otras tecnologías como WiFi.
  • Es más económica que las redes cableadas (fibra óptica).
  • Soporta encriptación (Triple DES, RSA) y autenticación de usuarios.
  • Opera en bandas licenciadas (2.3 GHz, 3.5 GHz) y no licenciadas (5.8 GHz, 8 GHz, 10 GHz).
  • Se basa en OFDM y cubre distancias de hasta 50 km.

2.- Topologías de Redes Inalámbricas WiFi

a) Tipos de Topologías

  • Punto a Punto: Conexión simple entre dos nodos.
  • Punto a Multipunto: Varios nodos se comunican con un punto central.
  • Multipunto a Multipunto (Mesh/Ad-hoc): Cada nodo se comunica con cualquier otro.

b) Modos de Funcionamiento

  • Master: Un punto de acceso (AP) conecta a varios clientes.
  • Managed: Dispositivos se unen a una red creada por el master.
  • Ad-hoc: Crea una red en malla sin un master.
  • Monitor: Escucha pasivamente el tráfico en un canal.
  • Otros modos: Nstreme, AirMAX.

3.- Tipos de Redes 802.11

El estándar 802.11 define los niveles inferiores del modelo OSI para conexiones inalámbricas:

  • Capa Física (PHY): Ofrece tres tipos de codificación de información.
  • Capa de Enlace de Datos: Compuesta por subcapas LLC (control de enlace lógico) y MAC (control de acceso al medio).

4.- Topologías de Red

La topología de red define el mapa físico o lógico para el intercambio de datos:

  • Punto a punto
  • En bus
  • En estrella
  • En anillo
  • En malla
  • En árbol/jerárquica
  • Híbrida/combinada (circular de estrella, bus de estrella)
  • Cadena margarita

5.- Pilas de Protocolos de Bluetooth

La pila de protocolos Bluetooth se divide en dos clases:

  • Protocolos Específicos: Núcleo de Bluetooth (Radio, Banda Base, LMP, L2CAP, SDP)
  • Protocolos Adoptados: Sustitución de cable (RFCOMM), PPP, UDP, TCP, IP, OBEX, WAP, IRMC, WAE, Control de telefonía (TCS-binary, AT-Commands)

7.- Arquitectura y Subtramas de LTE/LTE-A

LTE (Long Term Evolution) es un estándar para comunicaciones inalámbricas de alta velocidad:

  • Acceso múltiple OFDMA (FDD y TD-LTE).
  • Ancho de banda escalable hasta 20 MHz.
  • Compatibilidad con tecnología MIMO.
  • Nuevos canales de control y datos.
  • Arquitectura de red basada en IP.

8.- Transmisión con Múltiples Antenas (MIMO-OFDM)

MIMO-OFDM es una tecnología que transmite múltiples señales simultáneamente:

  • OFDM: Distribuye datos sobre múltiples portadoras con frecuencias precisas.
  • MIMO: Emplea múltiples antenas para transmisión y recepción.

9.- Retardo en ALOHA Puro vs. Ranurado

Con poca carga, ALOHA puro tiene menor retardo ya que la transmisión puede comenzar de inmediato, mientras que ALOHA ranurado introduce un tiempo de espera para la siguiente ranura.

10.- Tiempo de Espera en Protocolo CSMA/CD

El peor caso es cuando todas las estaciones desean enviar y una estación tiene el número más bajo. El tiempo de espera es la suma del período de bit de contención y el tiempo de transmisión de las tramas de las otras estaciones.

12.- Transmisiones Simultáneas en MACA

Sí, es posible que dos transmisiones ocurran simultáneamente en MACA si las estaciones están fuera del alcance de interferencia entre sí.

13.- Tasa de Baudios de Ethernet de 10 Mbps

La tasa de baudios de la Ethernet de 10 Mbps clásica es de 10 megabaudios.

14.- Tamaño Máximo de Trama Ethernet

El tamaño máximo de una trama Ethernet es de 1518 bytes (1500 bytes de carga útil + 18 bytes de encabezado). 1522 bytes es incorrecto.

15.- Redes con Empaquetamiento de Tramas

Gigabyte Ethernet y 802.16 permiten empaquetar tramas, lo que mejora la eficiencia del ancho de banda y es útil cuando hay un límite inferior en el tamaño de la trama.

16.- RTS/CTS en 802.11 vs. MACA

En 802.11, el método RTS/CTS involucra un intercambio de tramas RTS (Request to Send) y CTS (Clear to Send) entre el transmisor y el receptor para reservar el canal, mientras que MACA solo utiliza RTS.

17.- Velocidad de Transmisión en 802.16

La velocidad de transmisión en una red 802.16 de 20 MHz depende de la distancia del suscriptor y la modulación utilizada (QAM-64: 120 Mbps, QAM-16: 80 Mbps, QPSK: 40 Mbps).

18.- Corrección de Errores vs. Detección y Retransmisión

Las redes pueden usar corrección de errores en lugar de detección y retransmisión por las siguientes razones:

  • Necesidad de calidad de servicio en tiempo real.
  • Alta tasa de errores en líneas de baja calidad.

19.- Similitudes y Diferencias entre WiMAX y 802.11

Similitudes:

  • Ambas son soluciones para redes inalámbricas.
  • Coinciden en aplicaciones portátiles y móviles.

Diferencias:

  • WiMAX tiene mayor alcance y ancho de banda.
  • 802.11 es más común en entornos domésticos y de oficina.

20.- Máquina Virtual: Ventajas y Desventajas

Una máquina virtual es un software que simula un ordenador.

Ventajas:

  • Pruebas de diferentes sistemas operativos.
  • Mayor seguridad para modificaciones y pruebas.

Desventajas:

  • Limitaciones en memoria RAM y almacenamiento.

Técnicas de Duplexación

FDD (Frequency Division Duplex): Utiliza frecuencias separadas para uplink y downlink.

TDD (Time Division Duplex): Utiliza la misma frecuencia para uplink y downlink en intervalos de tiempo distintos.

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