Redes inalámbricas y móviles
Las redes inalámbricas y móviles abarcan la comunicación a través de enlaces de radio compartidos y el soporte necesario cuando los sistemas finales cambian su punto de conexión, abarcando Wi-Fi, redes celulares y los protocolos que mantienen un dispositivo en movimiento conectado.
Definition
Las redes inalámbricas y móviles son el subcampo de las redes informáticas que se ocupa de la comunicación de datos a través de enlaces inalámbricos (radio) y de los mecanismos de red que mantienen la conectividad, el direccionamiento y las sesiones para sistemas finales móviles que cambian de ubicación.
Scope
Esta área cubre los desafíos distintivos de los enlaces inalámbricos —atenuación, interferencia, multitrayectoria y un problema de terminal oculto ausente en los medios cableados— y las tecnologías que los abordan: las redes de área local inalámbricas IEEE 802.11 con su acceso al medio CSMA/CA, las redes celulares desde las generaciones anteriores hasta la arquitectura 4G/5G, y la gestión de la movilidad, que permite que un dispositivo mantenga la conectividad y el direccionamiento mientras se mueve entre redes. Trata lo inalámbrico como una tecnología de enlace y acceso con implicaciones en la pila de protocolos, y excluye la ingeniería detallada de la capa física de radiofrecuencia.
Sub-topics
Core questions
- ¿En qué se diferencian los enlaces inalámbricos de los enlaces cableados y cómo afectan esas diferencias a los protocolos?
- ¿Cómo surge el problema de la terminal oculta y cómo mitiga CSMA/CA las colisiones en Wi-Fi?
- ¿Cómo se organiza una red celular en celdas, estaciones base y un núcleo, y cómo ha evolucionado a través de las generaciones?
- ¿Cómo se mantiene la dirección y el enrutamiento de un host cuando se mueve entre redes (gestión de la movilidad)?
- ¿Cuál es la diferencia entre gestionar la movilidad y simplemente gestionar enlaces inalámbricos?
Key concepts
- deterioros del enlace inalámbrico (atenuación, interferencia, multitrayectoria)
- problema de la terminal oculta
- CSMA/CA
- IEEE 802.11 (Wi-Fi)
- puntos de acceso y asociación
- celdas celulares y estaciones base
- reutilización de frecuencias
- transferencia (handoff)
- Mobile IP y direcciones de cuidado (care-of addresses)
- redes centrales 4G/5G
Key theories
- Deterioros del enlace inalámbrico y CSMA/CA
- Los enlaces de radio sufren atenuación de la señal, interferencia y multitrayectoria, y la detección de colisiones es poco práctica, por lo que Wi-Fi utiliza acceso múltiple con detección de portadora y prevención de colisiones, además de apretones de manos RTS/CTS opcionales para abordar el problema de la terminal oculta.
- Arquitectura celular y reutilización de frecuencias
- Las redes celulares dividen una región en celdas atendidas por estaciones base y reutilizan frecuencias en celdas no adyacentes para maximizar la eficiencia espectral, con una red central que maneja la autenticación, la gestión de sesiones y la conexión a Internet en general.
- Gestión de la movilidad e indirección
- Mantener un dispositivo en movimiento accesible requiere rastrear su ubicación y enrutar el tráfico a su red actual, clásicamente a través de un agente principal y una dirección de cuidado (Mobile IP) o, en sistemas celulares, a través de las entidades de gestión de movilidad de la red central.
Clinical relevance
Las redes inalámbricas y móviles son la forma en que la mayoría de las personas acceden ahora a Internet: el Wi-Fi conecta hogares, oficinas y espacios públicos, mientras que las redes celulares ofrecen banda ancha móvil a miles de millones de dispositivos. La gestión de la movilidad hace posible la transferencia (handoff) sin interrupciones a medida que los usuarios se mueven, y la arquitectura 5G se dirige a casos de uso de baja latencia y gran cantidad de dispositivos, como la automatización industrial y el Internet de las cosas. La planificación de la capacidad, el uso del espectro y la itinerancia (roaming) dependen de estos conceptos.
History
La investigación sobre radio por paquetes en la década de 1970, incluido el sistema ALOHA, estableció el acceso aleatorio a través de canales inalámbricos. El estándar IEEE 802.11 (a partir de 1997) hizo que las redes LAN inalámbricas fueran omnipresentes, mientras que las redes celulares evolucionaron desde la 1G analógica a través de GSM digital y hasta 4G LTE y 5G basados en paquetes. El soporte de movilidad para hosts IP se estandarizó como Mobile IP, y los núcleos celulares modernos integran movilidad, seguridad y conectividad IP.
Key figures
- Charles Perkins
- Norman Abramson
- Andrew S. Tanenbaum
Related topics
Seminal works
- kurose2021
- ieee80211-2020
- tanenbaum2010
Frequently asked questions
- ¿Por qué Wi-Fi utiliza la prevención de colisiones en lugar de la detección de colisiones como Ethernet cableado?
- Un transmisor inalámbrico generalmente no puede escuchar colisiones mientras envía, porque su propia señal abruma cualquier señal entrante, y una estación puede incluso no escuchar a otra que está colisionando en el receptor (el problema de la terminal oculta). Por lo tanto, Wi-Fi evita las colisiones de antemano utilizando la detección de portadora, la retirada aleatoria y los acuses de recibo en lugar de detectarlas a mitad de la transmisión.
- ¿Cuál es la diferencia entre una red inalámbrica y una red móvil?
- Inalámbrico se refiere al uso de un enlace de radio en lugar de un cable para un solo salto, mientras que movilidad se refiere a un dispositivo que cambia su punto de conexión a la red con el tiempo. Un dispositivo puede ser inalámbrico pero estacionario, o móvil a través de puntos de acoplamiento cableados; las redes móviles abordan específicamente el mantenimiento de la conectividad y el direccionamiento intactos a medida que cambia el punto de conexión.