IEEE802.11

Estándar de red inalámbrica

Este Linksys WRT54GS , un enrutador y punto de acceso Wi-Fi combinado, funciona utilizando el estándar 802.11g en la banda ISM de 2,4 GHz utilizando velocidades de señalización de hasta 54 Mbit/s.
Las redes Wi-Fi IEEE 802.11 son las redes inalámbricas más utilizadas en el mundo y conectan dispositivos como computadoras portátiles (izquierda) a Internet a través de un enrutador inalámbrico (derecha).

IEEE 802.11 es parte del conjunto IEEE 802 de estándares técnicos de redes de área local (LAN) y especifica el conjunto de protocolos de control de acceso al medio (MAC) y de capa física (PHY) para implementar la comunicación informática de redes de área local inalámbricas (WLAN). El estándar y las modificaciones proporcionan la base para los productos de redes inalámbricas que utilizan la marca Wi-Fi y son los estándares de redes informáticas inalámbricas más utilizados del mundo. IEEE 802.11 se utiliza en la mayoría de las redes domésticas y de oficina para permitir que las computadoras portátiles, impresoras, teléfonos inteligentes y otros dispositivos se comuniquen entre sí y accedan a Internet sin conectar cables. IEEE 802.11 también es una base para las redes de comunicación basadas en vehículos con IEEE 802.11p .

Los estándares son creados y mantenidos por el Comité de Estándares LAN/ MAN (IEEE 802) del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) . La versión base del estándar fue publicada en 1997 y ha tenido modificaciones posteriores. Si bien cada modificación se revoca oficialmente cuando se incorpora en la última versión del estándar, el mundo corporativo tiende a promocionar las revisiones porque denotan de manera concisa las capacidades de sus productos. Como resultado, en el mercado, cada revisión tiende a convertirse en su propio estándar. 802.11x es una abreviatura de "cualquier versión de 802.11", para evitar confusiones con "802.11" utilizado específicamente para la versión original de 1997 .

IEEE 802.11 utiliza varias frecuencias que incluyen, entre otras, las bandas de frecuencia de 2,4 GHz, 5 GHz, 6 GHz y 60 GHz. Si bien las especificaciones IEEE 802.11 enumeran los canales que se pueden utilizar, la disponibilidad del espectro de radiofrecuencia permitido varía significativamente según el dominio regulatorio.

Los protocolos se utilizan normalmente junto con IEEE 802.2 , están diseñados para funcionar sin problemas con Ethernet y se utilizan muy a menudo para transportar tráfico de protocolo de Internet .

Generación
Norma IEEE
Adoptado
Velocidad máxima de enlace
(Mb/s)

Frecuencia de radio
(GHz)
( WiFi 0 *)802.1119971–22.4
( WiFi 1 *)802.11b19991–112.4
( WiFi 2 *)802.11a19996–545
( WiFi 3 *)802.11g20032.4
Wifi 4802.11n20096,5–6002.4, 5
Wifi 5802.11ac20136.5–69335 [a]
Wifi 6802.11ax20210,4–9608 [1]2.4, 5
Wi-Fi 6E2.4, 5, 6 [b]
Wifi 7802.11beesperado 20240,4–23.0592.4, 5, 6 [2]
Wifi 8802.11 mil millonesSe espera que sea en 2028 [3]100.000 [4]2.4, 5, 6 [5]
* Las redes Wi‑Fi 0 , 1 , 2 y 3 se denominan por inferencia retroactiva.
No existen en la nomenclatura oficial. [6] [7] [8]

Descripción general

La familia 802.11 consta de una serie de técnicas de modulación por aire semidúplex que utilizan el mismo protocolo básico. La familia de protocolos 802.11 emplea el acceso múltiple con detección de portadora y prevención de colisiones (CSMA/CA), mediante el cual el equipo escucha un canal en busca de otros usuarios (incluidos los usuarios que no utilizan 802.11) antes de transmitir cada trama (algunos utilizan el término "paquete", que puede ser ambiguo: "trama" es más correcto desde el punto de vista técnico).

802.11-1997 fue el primer estándar de redes inalámbricas de la familia, pero 802.11b fue el primero ampliamente aceptado, seguido por 802.11a , 802.11g , 802.11n , 802.11ac y 802.11ax . Otros estándares de la familia (c–f, h, j) son enmiendas de servicio que se utilizan para ampliar el alcance actual del estándar existente, enmiendas que también pueden incluir correcciones a una especificación anterior. [9]

802.11b y 802.11g utilizan la banda ISM de 2,4 GHz , que opera en los Estados Unidos bajo la Parte 15 de las Normas y Regulaciones de la Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU. 802.11n también puede utilizar esa banda de 2,4 GHz. Debido a esta elección de banda de frecuencia, los equipos 802.11b/g/n pueden sufrir ocasionalmente interferencias en la banda de 2,4 GHz de hornos microondas , teléfonos inalámbricos y dispositivos Bluetooth . 802.11b y 802.11g controlan sus interferencias y susceptibilidad a las interferencias mediante el uso de métodos de señalización de espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS) y multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), respectivamente.

802.11a utiliza la banda U-NII de 5 GHz que, en gran parte del mundo, ofrece al menos 23 canales no superpuestos de 20 MHz de ancho. Esto es una ventaja con respecto a la banda de frecuencia ISM de 2,4 GHz, que ofrece solo tres canales no superpuestos de 20 MHz de ancho donde se superponen otros canales adyacentes (consulte: lista de canales WLAN ). Se puede lograr un mejor o peor rendimiento con frecuencias (canales) más altas o más bajas, según el entorno. 802.11n y 802.11ax pueden utilizar la banda de 2,4 GHz o de 5 GHz; 802.11ac utiliza solo la banda de 5 GHz.

El segmento del espectro de radiofrecuencia utilizado por 802.11 varía entre países. En los EE. UU., los dispositivos 802.11a y 802.11g pueden operarse sin licencia, tal como lo permite la Parte 15 de las Normas y Reglamentos de la FCC. Las frecuencias utilizadas por los canales uno a seis de 802.11b y 802.11g se encuentran dentro de la banda de radioaficionados de 2,4 GHz . Los operadores de radioaficionados con licencia pueden operar dispositivos 802.11b/g según la Parte 97 de las Normas y Reglamentos de la FCC, lo que permite una mayor potencia de salida, pero no contenido comercial ni cifrado. [10]

Generaciones

En 2018, la Wi-Fi Alliance comenzó a utilizar un esquema de numeración de generaciones fácil de usar para los protocolos 802.11 de uso público. Las generaciones de Wi-Fi 1 a 8 utilizan los protocolos 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ax, 802.11be y 802.11bn, en ese orden. [11] [12]

Apple Airport Extreme instalado en un iBook G4

Historia

La tecnología 802.11 tiene su origen en una decisión de 1985 de la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos que liberó la banda ISM [9] para uso sin licencia. [13]

En 1991, NCR Corporation / AT&T (actualmente Nokia Labs y LSI Corporation ) inventó un precursor del estándar 802.11 en Nieuwegein, Países Bajos. Los inventores inicialmente tenían la intención de utilizar la tecnología para sistemas de cajeros automáticos. Los primeros productos inalámbricos se lanzaron al mercado bajo el nombre de WaveLAN con velocidades de datos brutos de 1 Mbit/s y 2 Mbit/s.

Vic Hayes , quien ocupó la presidencia de IEEE 802.11 durante 10 años y ha sido llamado el "padre del Wi-Fi", participó en el diseño de los estándares iniciales 802.11b y 802.11a dentro del IEEE . [14] Él, junto con el ingeniero de Bell Labs Bruce Tuch, se acercó al IEEE para crear un estándar. [15]

En 1999, se formó la Wi-Fi Alliance como asociación comercial para mantener la marca registrada Wi-Fi bajo la cual se venden la mayoría de los productos. [16]

El mayor avance comercial llegó con la adopción de Wi-Fi por parte de Apple para su serie de portátiles iBook en 1999. Fue el primer producto de consumo masivo que ofrecía conectividad de red Wi-Fi, que luego Apple denominó AirPort. [17] [18] [19] Un año después, IBM siguió con su serie ThinkPad 1300 en 2000. [20]

Protocolo


Rango de frecuencia
o tipo
FísicaProtocolo
Fecha de lanzamiento [21]
FrecuenciaAncho de banda
Velocidad de transmisión de datos [22]
Máximo de transmisiones
MIMO
ModulaciónAlcance aproximado
InteriorExterior
(GHz)(Megahercio)( Mbit/seg )
1–7  GHzDSSS [23] , FHSS [A]802.11-1997Junio ​​de 19972.4221, 2DSSS , FHSS [A]20 m (66 pies)100 m (330 pies)
Recursos humanos/Servicios de Seguridad y Salud Laboral [23]802.11bSeptiembre de 19992.4221, 2, 5.5, 11CCK , DSSS35 m (115 pies)140 m (460 pies)
OFDM802.11aSeptiembre de 199955, 10, 206, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54
(para  un ancho de banda de 20 MHz,
dividir por 2 y 4 para 10 y 5  MHz)
OFDM35 m (115 pies)120 m (390 pies)
802.11jNoviembre de 20044.9, 5.0
[B] [24]
??
802.11yNoviembre de 20083.7 [C]?5.000 m (16.000 pies) [C]
802.11pJulio de 20105.9200 metros1.000 m (3.300 pies) [25]
802.11bdDiciembre de 20225.9, 60500 metros1.000 m (3.300 pies)
ERP -OFDM [26]802.11gJunio ​​de 20032.438 m (125 pies)140 m (460 pies)
HT -OFDM [27]802.11n
( Wi-Fi 4 )
Octubre de 20092.4, 520Hasta 288,8 [D]4MIMO-OFDM
(64- QAM )
70 m (230 pies)250 m (820 pies) [28]
40Hasta 600 [D]
VHT -OFDM [27]802.11ac
( Wi-Fi 5 )
Diciembre de 2013520Hasta 693 [D]8Transmisión OFDM
MU-MIMO (256- QAM )
35 m (115 pies) [29]?
40Hasta 1600 [D]
80Hasta 3467 [D]
160Hasta 6933 [D]
EL -OFDMA802.11ax
( Wi-Fi 6 ,
Wi-Fi 6E )
Mayo de 20212.4, 5, 620Hasta 1147 [E]8UL/DL
MU-MIMO OFDMA
(1024- QAM )
30 m (98 pies)120 m (390 pies) [F]
40Hasta 2294 [E]
80Hasta 5,5  Gbit/s [E]
80+80Hasta 11,0  Gbit/s [E]
EHT- OFDMA802.11be
( Wi-Fi 7 )
Septiembre de 2024
(estimado)
2.4, 5, 680Hasta 11,5  Gbit/s [E]16UL/DL
MU-MIMO OFDMA
(4096- QAM )
30 m (98 pies)120 m (390 pies) [F]
160
(80+80)
Hasta 23  Gbit/s [E]
240
(160+80)
Hasta 35  Gbit/s [E]
320
(160+160)
Hasta 46,1  Gbit/s [E]
UHR802.11bn
(Wi-Fi 8)
Mayo de 2028
(estimado)
2.4, 5, 6,
42, 60, 71
320Hasta
100000
(100  Gbit/s)
16OFDM
MU-MIMO multienlace (8192- QAM )
??
WUR [G]802.11baOctubre de 20212.4, 54, 200,0625, 0,25
(62,5  kbit/s, 250  kbit/s)
OOK (OOK multiportadora)??
Ondas milimétricas
( WiGig )
DMG [30]802.11adDiciembre de 2012602160
(2,16  GHz)
Hasta 8085 [31]
(8  Gbit/s)
OFDM , [A] portadora única  , portadora única de baja potencia [A]3,3 m (11 pies) [32]?
802.11ajAbril 201860 [H]1080 [33]Hasta 3754
(3,75  Gbit/s)
portadora única  , portadora única de baja potencia [A]??
MCG802.11ajAbril 201845 [H]540,
1080
Hasta 15015 [34]
(15  Gbit/s)
4 [35]OFDM  , portadora única??
EDMG [36]802.11ayJulio de 202160Hasta 8640
(8,64  GHz)
Hasta 303336 [37]
(303  Gbit/s)
8OFDM  , portadora única10  m (33  pies)100  m (328  pies)
Sub 1 GHz ( IoT )TVHT [38]802.11afFebrero de 20140,054–
0,79
6, 7, 8Hasta 568,9 [39]4MIMO OFDM??
S1G [38]802.11ahMayo de 20170,7, 0,8,
0,9
1–16Hasta 8,67 [40]
(@2  MHz)
4??
Luz
( Li-Fi )
LC
( VLC / OWC )
802.11bbDiciembre de 2023
(estimado)
800–1000 nm20Hasta 9,6  Gbit/sO- OFDM??
IR [A]
( IrDA )
802.11-1997Junio ​​de 1997850–900 nm?1, 2PPM [A]??
Paquetes acumulativos estándar 802.11
 802.11-2007 (802.11ma)Marzo de 20072.4, 5Hasta 54DSSS , OFDM
802.11-2012 (802.11mb)Marzo de 20122.4, 5Hasta 150 [D]DSSS , OFDM
802.11-2016 (802.11mc)Diciembre de 20162.4, 5, 60Hasta 866,7 o 6757 [D]DSSS , OFDM
802.11-2020 (802.11md)Diciembre de 20202.4, 5, 60Hasta 866,7 o 6757 [D]DSSS , OFDM
802.11meSeptiembre 2024
(estimado)
2.4, 5, 6, 60Hasta 9608 o 303336DSSS , OFDM
  1. ^ abcdefg Esto está obsoleto y su compatibilidad podría estar sujeta a eliminación en una futura revisión del estándar.
  2. ^ Para la regulación japonesa.
  3. ^ La norma IEEE 802.11y-2008 amplió el funcionamiento de 802.11a a la banda autorizada de 3,7 GHz. Los límites de potencia aumentados permiten un alcance de hasta 5000 m. A partir de 2009 [actualizar], solo está autorizado en los Estados Unidos por la FCC .
  4. ^ abcdefghi Basado en un intervalo de guarda corto ; el intervalo de guarda estándar es aproximadamente un 10 % más lento. Las velocidades varían ampliamente según la distancia, las obstrucciones y las interferencias.
  5. ^ abcdefgh Solo para casos de un solo usuario, según el intervalo de guarda predeterminado , que es de 0,8 microsegundos. Dado que la multiusuario a través de OFDMA está disponible para 802.11ax, estos valores pueden disminuir. Además, estos valores teóricos dependen de la distancia del enlace, de si el enlace es de línea de visión o no, de las interferencias y de los componentes de trayectos múltiples en el entorno.
  6. ^ ab El intervalo de protección predeterminado es de 0,8 microsegundos. Sin embargo, 802.11ax amplió el intervalo de protección máximo disponible a 3,2 microsegundos para admitir comunicaciones en exteriores, donde el retraso de propagación máximo posible es mayor en comparación con los entornos interiores.
  7. ^ Funcionamiento de la radio despertador (WUR).
  8. ^ ab Para la regulación china.

802.11-1997 (802.11 heredado)

La versión original del estándar IEEE 802.11 se publicó en 1997 y se aclaró en 1999, pero ahora está obsoleta. Especificaba dos velocidades de bits netas de 1 o 2 megabits por segundo (Mbit/s), más un código de corrección de errores hacia adelante . Especificaba tres tecnologías de capa física alternativas: infrarrojo difuso que opera a 1 Mbit/s; espectro ensanchado por salto de frecuencia que opera a 1 Mbit/s o 2 Mbit/s; y espectro ensanchado de secuencia directa que opera a 1 Mbit/s o 2 Mbit/s. Las dos últimas tecnologías de radio utilizaban transmisión de microondas sobre la banda de frecuencias de la industria científica médica a 2,4 GHz. Algunas tecnologías WLAN anteriores utilizaban frecuencias más bajas, como la banda ISM de 900 MHz de EE. UU.

El legado 802.11 con espectro ensanchado de secuencia directa fue rápidamente reemplazado y popularizado por 802.11b.

802.11a (forma de onda OFDM)

802.11a, publicado en 1999, utiliza el mismo protocolo de capa de enlace de datos y formato de trama que el estándar original, pero se agregó una interfaz aérea basada en OFDM (capa física).

Opera en la banda de 5 GHz con una velocidad máxima de datos netos de 54 Mbit/s, más un código de corrección de errores, lo que produce un rendimiento neto alcanzable realista de alrededor de 20 Mbit/s. [41] Se ha implementado ampliamente en todo el mundo, particularmente dentro del espacio de trabajo corporativo.

Dado que la banda de 2,4 GHz se utiliza intensamente hasta el punto de estar saturada, el uso de la banda de 5 GHz, relativamente poco utilizada, proporciona a 802.11aa una ventaja significativa. Sin embargo, esta alta frecuencia portadora también conlleva una desventaja: el alcance total efectivo de 802.11a es menor que el de 802.11b/g. En teoría, las señales de 802.11a son absorbidas más fácilmente por las paredes y otros objetos sólidos en su camino debido a su longitud de onda más pequeña y, como resultado, no pueden penetrar tan lejos como las de 802.11b. En la práctica, 802.11b suele tener un mayor alcance a bajas velocidades (802.11b reducirá la velocidad a 5,5 Mbit/s o incluso 1 Mbit/s a bajas intensidades de señal). 802.11a también sufre interferencias, [42] pero localmente puede haber menos señales con las que interferir, lo que resulta en menos interferencias y mejor rendimiento.

802.11b

El estándar 802.11b tiene una velocidad máxima de datos brutos de 11 Mbit/s (megabits por segundo) y utiliza el mismo método de acceso a medios definido en el estándar original. Los productos 802.11b aparecieron en el mercado a principios de 2000, ya que 802.11b es una extensión directa de la técnica de modulación definida en el estándar original. El espectacular aumento del rendimiento de 802.11b (en comparación con el estándar original) junto con las reducciones de precio sustanciales simultáneas llevaron a la rápida aceptación de 802.11b como la tecnología LAN inalámbrica definitiva.

Los dispositivos que utilizan 802.11b sufren interferencias de otros productos que operan en la banda de 2,4 GHz. Entre los dispositivos que operan en el rango de 2,4 GHz se incluyen hornos microondas, dispositivos Bluetooth, monitores para bebés, teléfonos inalámbricos y algunos equipos de radioaficionados. Como emisores intencionales sin licencia en esta banda ISM , no deben interferir con y deben tolerar interferencias de asignaciones primarias o secundarias (usuarios) de esta banda, como la radioafición.

802.11g

En junio de 2003 se ratificó un tercer estándar de modulación: 802.11g. Funciona en la banda de 2,4 GHz (como 802.11b), pero utiliza el mismo esquema de transmisión basado en OFDM que 802.11a. Opera a una tasa de bits máxima de capa física de 54 Mbit/s sin incluir los códigos de corrección de errores de reenvío, o aproximadamente 22 Mbit/s de rendimiento promedio. [43] El hardware 802.11g es totalmente compatible con el hardware 802.11b y, por lo tanto, está plagado de problemas heredados que reducen el rendimiento en un 21% aproximadamente en comparación con 802.11a. [ cita requerida ]

El estándar 802.11g propuesto en ese momento fue rápidamente adoptado en el mercado a partir de enero de 2003, mucho antes de su ratificación, debido al deseo de lograr velocidades de datos más altas, así como reducciones en los costos de fabricación. [ cita requerida ] Para el verano de 2003, la mayoría de los productos 802.11a/b de banda dual se convirtieron en productos de banda dual/trimodo, que admitían a y b/g en una única tarjeta adaptadora móvil o punto de acceso. Los detalles para lograr que b y g funcionaran bien juntos ocuparon gran parte del proceso técnico pendiente; sin embargo, en una red 802.11g, la actividad de un participante 802.11b reducirá la velocidad de datos de la red 802.11g en general.

Al igual que 802.11b, los dispositivos 802.11g también sufren interferencias de otros productos que operan en la banda de 2,4 GHz, por ejemplo, los teclados inalámbricos.

802.11-2007

En 2003, el grupo de trabajo TGma recibió autorización para "recopilar" muchas de las modificaciones de la versión de 1999 del estándar 802.11. REVma o 802.11ma, como se lo llamó, creó un único documento que fusionó 8 modificaciones ( 802.11a , b , d , e , g , h , i , j ) con el estándar base. Tras su aprobación el 8 de marzo de 2007, 802.11REVma pasó a denominarse el estándar base vigente en ese momento, IEEE 802.11-2007 . [44]

802.11n

802.11n es una enmienda que mejora los estándares 802.11 anteriores; su primer borrador de certificación se publicó en 2006. El estándar 802.11n fue etiquetado retroactivamente como Wi-Fi 4 por la Wi-Fi Alliance. [45] [46] El estándar agregó soporte para antenas de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO). 802.11n opera tanto en la banda de 2,4 GHz como en la de 5 GHz. El soporte para bandas de 5 GHz es opcional. Su velocidad de datos neta varía de 54 Mbit/s a 600 Mbit/s. El IEEE aprobó la enmienda y se publicó en octubre de 2009. [47] [48] Antes de la ratificación final, las empresas ya estaban migrando a redes 802.11n basadas en la certificación de productos de la Wi-Fi Alliance que se ajustaban a un borrador de 2007 de la propuesta 802.11n.

802.11-2012

En mayo de 2007, el grupo de trabajo TGmb fue autorizado a "recopilar" muchas de las enmiendas a la versión 2007 del estándar 802.11. [49] REVmb o 802.11mb, como se lo llamó, creó un único documento que fusionó diez enmiendas ( 802.11k , r , y , n , w , p , z , v , u , s ) con el estándar base de 2007. Además, se realizó mucha limpieza, incluida una reordenación de muchas de las cláusulas. [50] Tras su publicación el 29 de marzo de 2012, el nuevo estándar se denominó IEEE 802.11-2012 .

802.11ac

IEEE 802.11ac-2013 es una enmienda a IEEE 802.11, publicada en diciembre de 2013, que se basa en 802.11n. [51] El estándar 802.11ac fue etiquetado retroactivamente como Wi-Fi 5 por la Wi-Fi Alliance. [45] [46] Los cambios en comparación con 802.11n incluyen canales más amplios (80 o 160 MHz frente a 40 MHz) en la banda de 5 GHz, más transmisiones espaciales (hasta ocho frente a cuatro), modulación de orden superior (hasta 256- QAM frente a 64-QAM) y la adición de MIMO multiusuario (MU-MIMO). La Wi-Fi Alliance dividió la introducción de productos inalámbricos ac en dos fases ("ondas"), denominadas "Onda 1" y "Onda 2". [52] [53] Desde mediados de 2013, la alianza comenzó a certificar productos Wave 1 802.11ac enviados por los fabricantes, basándose en el IEEE 802.11ac Draft 3.0 (el estándar IEEE no se finalizó hasta más tarde ese año). [54] En 2016, Wi-Fi Alliance introdujo la certificación Wave 2, para proporcionar mayor ancho de banda y capacidad que los productos Wave 1. Los productos Wave 2 incluyen características adicionales como MU-MIMO, soporte de ancho de canal de 160 MHz, soporte para más canales de 5 GHz y cuatro transmisiones espaciales (con cuatro antenas; en comparación con tres en Wave 1 y 802.11n, y ocho en la especificación 802.11ax de IEEE). [55] [56]

802.11ad

IEEE 802.11ad es una enmienda que define una nueva capa física para que las redes 802.11 funcionen en el espectro de ondas milimétricas de 60 GHz. Esta banda de frecuencia tiene características de propagación significativamente diferentes a las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz donde operan las redes Wi-Fi. Los productos que implementan el estándar 802.11ad se están comercializando bajo la marca WiGig , con un programa de certificación desarrollado por la Wi-Fi Alliance. [57] La ​​velocidad máxima de transmisión de 802.11ad es de 7 Gbit/s. [58]

IEEE 802.11ad es un protocolo utilizado para velocidades de datos muy altas (alrededor de 8 Gbit/s) y para comunicaciones de corto alcance (alrededor de 1 a 10 metros). [59]

TP-Link anunció el primer enrutador 802.11ad del mundo en enero de 2016. [60]

El estándar WiGig no es demasiado conocido, aunque se anunció en 2009 y se añadió a la familia IEEE 802.11 en diciembre de 2012.

802.11af

IEEE 802.11af, también conocido como "White-Fi" y " Super Wi-Fi ", [61] es una enmienda, aprobada en febrero de 2014, que permite la operación de WLAN en el espectro de espacio blanco de TV en las bandas VHF y UHF entre 54 y 790 MHz. [62] [63] Utiliza tecnología de radio cognitiva para transmitir en canales de TV no utilizados, y el estándar toma medidas para limitar la interferencia para los usuarios primarios, como TV analógica, TV digital y micrófonos inalámbricos. [63] Los puntos de acceso y las estaciones determinan su posición utilizando un sistema de posicionamiento satelital como GPS , y utilizan Internet para consultar una base de datos de geolocalización (GDB) proporcionada por una agencia reguladora regional para descubrir qué canales de frecuencia están disponibles para su uso en un momento y posición determinados. [63] La capa física utiliza OFDM y se basa en 802.11ac. [64] La pérdida de trayectoria de propagación, así como la atenuación por materiales como ladrillo y hormigón, es menor en las bandas UHF y VHF que en las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz, lo que aumenta el alcance posible. [63] Los canales de frecuencia tienen un ancho de 6 a 8 MHz, dependiendo del dominio regulatorio. [63] Se pueden unir hasta cuatro canales en uno o dos bloques contiguos. [63] La operación MIMO es posible con hasta cuatro flujos utilizados para el código de bloque espacio-temporal (STBC) o la operación multiusuario (MU). [63] La velocidad de datos alcanzable por flujo espacial es de 26,7 Mbit/s para canales de 6 y 7 MHz, y de 35,6 Mbit/s para canales de 8 MHz. [39] Con cuatro flujos espaciales y cuatro canales unidos, la velocidad de datos máxima es de 426,7 Mbit/s para canales de 6 y 7 MHz y de 568,9 Mbit/s para canales de 8 MHz. [39]

802.11-2016

IEEE 802.11-2016, que antes se conocía como IEEE 802.11 REVmc, [65] es una revisión basada en IEEE 802.11-2012 que incorpora 5 modificaciones (11ae, 11aa, 11ad , 11ac , 11af ). Además, se han mejorado las funciones MAC y PHY existentes y se han eliminado o marcado para su eliminación las características obsoletas. Se han renumerado algunas cláusulas y anexos. [66]

802.11ah

IEEE 802.11ah, publicado en 2017, [67] define un sistema WLAN que opera en bandas exentas de licencia por debajo de 1 GHz. Debido a las características de propagación favorables de los espectros de baja frecuencia, 802.11ah puede proporcionar un rango de transmisión mejorado en comparación con las WLAN 802.11 convencionales que operan en las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz. 802.11ah se puede utilizar para diversos fines, incluidas redes de sensores a gran escala, [68] puntos de acceso de alcance extendido y Wi-Fi al aire libre para la descarga de tráfico de portadoras de WAN celular, mientras que el ancho de banda disponible es relativamente estrecho. El protocolo pretende que el consumo sea competitivo con Bluetooth de bajo consumo , en un rango mucho más amplio. [69]

802.11ai

IEEE 802.11ai es una enmienda al estándar 802.11 que agregó nuevos mecanismos para un tiempo de configuración de enlace inicial más rápido. [70]

802.11aj

IEEE 802.11aj es un derivado de 802.11ad para su uso en el espectro sin licencia de 45 GHz disponible en algunas regiones del mundo (específicamente China); también proporciona capacidades adicionales para su uso en la banda de 60 GHz. [70]

También conocida como onda milimétrica de China (CMMW). [71]

802.11aq

IEEE 802.11aq es una modificación del estándar 802.11 que permitirá el descubrimiento de servicios antes de la asociación. Esto amplía algunos de los mecanismos del estándar 802.11u que permitían el descubrimiento de dispositivos para descubrir con más detalle los servicios que se ejecutan en un dispositivo o que proporciona una red. [70]

802.11-2020

IEEE 802.11-2020, que antes se conocía como IEEE 802.11 REVmd, [72] es una revisión basada en IEEE 802.11-2016 que incorpora 5 modificaciones ( 11ai , 11ah , 11aj , 11ak, 11aq ). Además, se han mejorado las funciones MAC y PHY existentes y se han eliminado o marcado para su eliminación las funciones obsoletas. Se han añadido algunas cláusulas y anexos. [73]

802.11ax

IEEE 802.11ax es el sucesor de 802.11ac, comercializado como Wi-Fi 6 (2,4 GHz y 5 GHz) [74] y Wi-Fi 6E (6 GHz) [75] por la Wi-Fi Alliance . También se conoce como Wi-Fi de alta eficiencia , por las mejoras generales de los clientes Wi-Fi 6 en entornos densos . [76] Para un cliente individual, la mejora máxima en la tasa de datos ( velocidad PHY ) en comparación con el predecesor (802.11ac) es solo del 39% [c] (a modo de comparación, esta mejora fue de casi el 500% [d] [i] para los predecesores). [e] Sin embargo, incluso con esta cifra comparativamente menor del 39%, el objetivo era proporcionar 4 veces el rendimiento por área [f] de 802.11ac (de ahí la alta eficiencia ). La motivación detrás de este objetivo fue la implementación de WLAN en entornos densos como oficinas corporativas, centros comerciales y apartamentos residenciales densos. [76] Esto se logra mediante una técnica llamada OFDMA , que básicamente es multiplexación en el dominio de frecuencia (a diferencia de la multiplexación espacial , como en 802.11ac). Esto es equivalente a la tecnología celular aplicada en Wi-Fi . [76] :  qt

El estándar IEEE 802.11ax‑2021 fue aprobado el 9 de febrero de 2021. [79] [80]

802.11ay

IEEE 802.11ay es un estándar en desarrollo, también llamado EDMG: Enhanced Directional MultiGigabit PHY. Es una enmienda que define una nueva capa física para que las redes 802.11 operen en el espectro de ondas milimétricas de 60 GHz . Será una extensión del 11ad existente, con el objetivo de ampliar el rendimiento, el alcance y los casos de uso. Los principales casos de uso incluyen el funcionamiento en interiores y las comunicaciones de corto alcance debido a la absorción de oxígeno atmosférico y la incapacidad de penetrar paredes. La tasa de transmisión máxima de 802.11ay es de 40 Gbit/s. [81] Las principales extensiones incluyen: unión de canales (2, 3 y 4), MIMO (hasta 4 flujos) y esquemas de modulación más altos. El alcance esperado es de 300 a 500 m. [82]

802.11ba

La operación de radio de activación (WUR) IEEE 802.11ba es una modificación del estándar IEEE 802.11 que permite un funcionamiento energéticamente eficiente para la recepción de datos sin aumentar la latencia. [83] El consumo de energía activa objetivo para recibir un paquete WUR es inferior a 1 milivatio y admite velocidades de datos de 62,5 kbit/s y 250 kbit/s. La capa física WUR utiliza MC-OOK ( OOK multiportadora ) para lograr un consumo de energía extremadamente bajo. [84]

802.11bb

IEEE 802.11bb es un estándar de protocolo de red del conjunto de protocolos IEEE 802.11 que utiliza luz infrarroja para las comunicaciones. [85]

802.11be

IEEE 802.11be Extremely High Throughput (EHT) es la próxima posible enmienda al estándar IEEE 802.11, [86] y probablemente será designado como Wi-Fi 7. [ 87] [88] Se basará en 802.11ax, centrándose en el funcionamiento de WLAN en interiores y exteriores con velocidades estacionarias y peatonales en las bandas de frecuencia de 2,4 GHz, 5 GHz y 6 GHz.

Malentendidos comunes sobre el rendimiento alcanzable

Representación gráfica del rendimiento específico de la aplicación Wi-Fi ( UDP ) en la banda de 2,4 GHz con 802.11g. 1 Mbps = 1 Mbit/s .

En todas las variantes de 802.11, los rendimientos máximos alcanzables se dan en función de mediciones en condiciones ideales o en las velocidades de datos de capa 2. Sin embargo, esto no se aplica a las implementaciones típicas en las que se transfieren datos entre dos puntos finales, de los cuales al menos uno suele estar conectado a una infraestructura cableada y el otro punto final está conectado a una infraestructura a través de un enlace inalámbrico.

Representación gráfica del rendimiento específico de la aplicación Wi-Fi ( UDP ) en la banda de 2,4 GHz con 802.11n, utilizando un canal de 40 MHz

Esto significa que, típicamente, los marcos de datos pasan por un medio 802.11 (WLAN) y se convierten a 802.3 ( Ethernet ) o viceversa. Debido a la diferencia en las longitudes de los marcos (encabezados) de estos dos medios, el tamaño del paquete de la aplicación determina la velocidad de la transferencia de datos. Esto significa que las aplicaciones que utilizan paquetes pequeños (por ejemplo, VoIP) crean flujos de datos con tráfico de sobrecarga alto (es decir, un bajo rendimiento útil ). Otros factores que contribuyen a la velocidad general de datos de la aplicación son la velocidad con la que la aplicación transmite los paquetes (es decir, la velocidad de datos) y, por supuesto, la energía con la que se recibe la señal inalámbrica. Esta última está determinada por la distancia y por la potencia de salida configurada de los dispositivos que se comunican. [89] [90]

Las mismas referencias se aplican a los gráficos adjuntos que muestran mediciones del rendimiento UDP . Cada uno representa un rendimiento (UDP) promedio (tenga en cuenta que las barras de error están ahí, pero apenas son visibles debido a la pequeña variación) de 25 mediciones. Cada una corresponde a un tamaño de paquete específico (pequeño o grande) y a una velocidad de datos específica (10 kbit/s – 100 Mbit/s). También se incluyen marcadores para los perfiles de tráfico de aplicaciones comunes. Estas cifras suponen que no hay errores de paquetes, que, si se producen, reducirán aún más la velocidad de transmisión.

Canales y frecuencias

802.11b, 802.11g y 802.11n-2.4 utilizan el espectro de 2.400 a 2.500 GHz , una de las bandas ISM . 802.11a, 802.11n y 802.11ac utilizan la banda de 4.915 a 5.825 GHz , que está más regulada . En la mayoría de los materiales de venta, se las suele denominar "bandas de 2,4 GHz y 5 GHz". Cada espectro se subdivide en canales con una frecuencia central y un ancho de banda, de forma análoga a cómo se subdividen las bandas de transmisión de radio y televisión.

La banda de 2,4 GHz está dividida en 14 canales espaciados 5 MHz entre sí, comenzando con el canal 1, que está centrado en 2,412 GHz. Estos últimos canales tienen restricciones adicionales o no están disponibles para su uso en algunos dominios regulatorios.

Representación gráfica de los canales Wi-Fi en la banda de 2,4 GHz

La numeración de los canales del espectro de 5,725 a 5,875 GHz es menos intuitiva debido a las diferencias en las regulaciones entre países. Estas se analizan con mayor detalle en la lista de canales WLAN .

Espaciamiento de canales dentro de la banda de 2,4 GHz

Además de especificar la frecuencia central del canal, 802.11 también especifica (en la cláusula 17) una máscara espectral que define la distribución de potencia permitida en cada canal. La máscara requiere que la señal se atenúe un mínimo de 20  dB desde su amplitud máxima a ±11 MHz desde la frecuencia central, el punto en el que un canal tiene efectivamente un ancho de 22 MHz. Una consecuencia es que las estaciones pueden usar solo cada cuarto o quinto canal sin superposición.

La disponibilidad de canales está regulada por cada país, limitada en parte por la forma en que cada país asigna el espectro radioeléctrico a los distintos servicios. En un extremo, Japón permite el uso de los 14 canales para 802.11b y del 1 al 13 para 802.11g/n-2.4. Otros países, como España, permitieron inicialmente solo los canales 10 y 11, y Francia solo permitió los canales 10, 11, 12 y 13; sin embargo, Europa ahora permite los canales del 1 al 13. [91] [92] América del Norte y algunos países de América Central y del Sur permiten solo los canales del 1 al 11.

Máscaras espectrales para los canales 802.11g 1 a 14 en la banda de 2,4 GHz

Dado que la máscara espectral define únicamente restricciones de potencia de salida hasta ±11 MHz desde la frecuencia central que se atenuará en −50 dBr, a menudo se supone que la energía del canal no se extiende más allá de estos límites. Es más correcto decir que la señal superpuesta en cualquier canal debe estar lo suficientemente atenuada como para interferir mínimamente con un transmisor en cualquier otro canal, dada la separación entre canales. Debido al problema de proximidad-lejos, un transmisor puede impactar (desensibilizar) a un receptor en un canal "no superpuesto", pero solo si está cerca del receptor víctima (a menos de un metro) o si opera por encima de los niveles de potencia permitidos. Por el contrario, un transmisor suficientemente distante en un canal superpuesto puede tener poco o ningún efecto significativo.

A menudo surge confusión sobre la cantidad de separación de canales necesaria entre dispositivos de transmisión. 802.11b se basaba en la modulación de espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS) y utilizaba un ancho de banda de canal de 22 MHz, lo que daba como resultado tres canales "no superpuestos" (1, 6 y 11). 802.11g se basaba en la modulación OFDM y utilizaba un ancho de banda de canal de 20 MHz. Esto ocasionalmente lleva a la creencia de que existen cuatro canales "no superpuestos" (1, 5, 9 y 13) bajo 802.11g. Sin embargo, este no es el caso según 17.4.6.3 Numeración de canales de los canales operativos de la norma IEEE Std 802.11 (2012), que establece: "En una topología de red de múltiples celdas, las celdas superpuestas y/o adyacentes que utilizan diferentes canales pueden funcionar simultáneamente sin interferencias si la distancia entre las frecuencias centrales es de al menos 25 MHz". [93] y la sección 18.3.9.3 y la Figura 18-13.

Esto no significa que la superposición técnica de los canales recomiende no utilizar canales superpuestos. La cantidad de interferencia entre canales que se observa en una configuración que utiliza los canales 1, 5, 9 y 13 (lo cual está permitido en Europa, pero no en América del Norte) es apenas diferente a la de una configuración de tres canales, pero con un canal extra completo. [94] [95]

Canales 802.11 no superpuestos en la banda ISM de 2,4 GHz

Sin embargo, la superposición entre canales con espaciado más estrecho (por ejemplo, 1, 4, 7, 11 en América del Norte) puede causar una degradación inaceptable de la calidad de la señal y el rendimiento, en particular cuando los usuarios transmiten cerca de los límites de las celdas de AP. [96]

El IEEE utiliza la frase "regdominio" para referirse a una región regulatoria legal. Diferentes países definen diferentes niveles de potencia de transmisión permitida, tiempo durante el cual un canal puede estar ocupado y diferentes canales disponibles. [97] Los códigos de dominio se especifican para Estados Unidos, Canadá, ETSI (Europa) , España, Francia, Japón y China.

La mayoría de los dispositivos con certificación Wi-Fi tienen como valor predeterminado el dominio de registro 0, lo que significa que la configuración es la del mínimo común denominador , es decir, el dispositivo no transmitirá a una potencia superior a la permitida en ningún país, ni utilizará frecuencias que no estén permitidas en ningún país. [ cita requerida ]

A menudo, la configuración del dominio de registro resulta difícil o imposible de cambiar para que los usuarios finales no entren en conflicto con las agencias reguladoras locales, como la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos . [ cita requerida ]

Capa 2 – Datagramas

Los datagramas se denominan tramas . Los estándares 802.11 actuales especifican los tipos de tramas que se utilizan en la transmisión de datos, así como en la gestión y el control de enlaces inalámbricos.

Los marcos se dividen en secciones muy específicas y estandarizadas. Cada marco consta de un encabezado MAC , una carga útil y una secuencia de verificación de marco (FCS). Algunos marcos no tienen cargas útiles.

Campo
Control de marco
Duración,
id.
Dirección
1
Dirección
2
Dirección
3

Control de secuencia
Dirección
4

Control de calidad de servicio

Control de alta tensión

Cuerpo del marco

Secuencia de comprobación de cuadros
Longitud (bytes)226660, o 260, o 20, o 4Variable4

Los dos primeros bytes del encabezado MAC forman un campo de control de trama que especifica la forma y la función de la trama. Este campo de control de trama se subdivide en los siguientes subcampos:

  • Versión del protocolo: dos bits que representan la versión del protocolo. La versión del protocolo que se utiliza actualmente es cero. Los demás valores se reservan para uso futuro.
  • Tipo: Dos bits que identifican el tipo de trama WLAN. Control, Datos y Gestión son distintos tipos de trama definidos en IEEE 802.11.
  • Subtipo: cuatro bits que proporcionan una distinción adicional entre tramas. El tipo y el subtipo se utilizan juntos para identificar la trama exacta.
  • ToDS y FromDS: cada uno tiene un tamaño de un bit. Indican si una trama de datos se dirige a un sistema de distribución o si está saliendo de él. Las tramas de control y gestión establecen estos valores en cero. Todas las tramas de datos tendrán uno de estos bits establecido.
    • ToDS = 0 y FromDS = 0
    • ToDS = 0 y FromDS = 1
      • Una trama enviada por una estación y dirigida a un AP al que se accede a través del sistema de distribución.
    • ToDS = 1 y FromDS = 0
      • Un marco que sale del sistema de distribución de una estación.
    • ToDS = 1 y FromDS = 1
      • El único tipo de marco que utiliza las cuatro direcciones MAC en un marco de DATOS.
      • Dirección 1: dirección del punto de acceso que sale del sistema de distribución.
      • Dirección 2: punto de acceso de entrada al sistema de distribución (AP al que está conectada la estación fuente).
      • Dirección 3: dirección final de la estación.
      • Dirección 4: dirección de la estación de origen. [98] [99]
  • Más fragmentos: el bit Más fragmentos se activa cuando un paquete se divide en varias tramas para su transmisión. Todas las tramas, excepto la última, de un paquete tendrán este bit activado.
  • Reintentar: A veces, las tramas requieren una retransmisión y, para ello, hay un bit de reintento que se establece en uno cuando se reenvía una trama. Esto ayuda a eliminar tramas duplicadas.
  • Administración de energía: este bit indica el estado de administración de energía del transmisor después de completar un intercambio de tramas. Los puntos de acceso deben administrar la conexión y nunca activarán el bit de ahorro de energía.
  • Más datos: el bit Más datos se utiliza para almacenar en búfer las tramas recibidas en un sistema distribuido. El punto de acceso utiliza este bit para facilitar el uso de las estaciones en modo de ahorro de energía. Indica que hay al menos una trama disponible y se dirige a todas las estaciones conectadas.
  • Marco protegido: el bit de marco protegido se establece en el valor uno si el cuerpo del marco está cifrado por un mecanismo de protección como Privacidad equivalente por cable (WEP), Acceso protegido Wi-Fi (WPA) o Acceso protegido Wi-Fi II (WPA2).
  • Orden: este bit se establece únicamente cuando se emplea el método de entrega de "orden estricto". Los marcos y fragmentos no siempre se envían en orden, ya que esto genera una penalización en el rendimiento de la transmisión.

Los dos bytes siguientes están reservados para el campo ID de duración, que indica cuánto tiempo tardará la transmisión del campo para que otros dispositivos sepan cuándo volverá a estar disponible el canal. Este campo puede adoptar una de tres formas: duración, período sin contención (CFP) e ID de asociación (AID).

Una trama 802.11 puede tener hasta cuatro campos de dirección. Cada campo puede llevar una dirección MAC . La dirección 1 es el receptor, la dirección 2 es el transmisor y la dirección 3 se utiliza para fines de filtrado por parte del receptor. [ dudosodiscutir ] La dirección 4 solo está presente en tramas de datos transmitidas entre puntos de acceso en un conjunto de servicios extendidos o entre nodos intermedios en una red en malla .

Los campos restantes del encabezado son:

  • El campo de control de secuencia es una sección de dos bytes que se utiliza para identificar el orden de los mensajes y eliminar tramas duplicadas. Los primeros 4 bits se utilizan para el número de fragmentación y los últimos 12 bits son el número de secuencia.
  • Un campo de control de calidad de servicio opcional de dos bytes, presente en los marcos de datos de QoS; se agregó con 802.11e .

El campo de carga útil o cuerpo del marco es de tamaño variable, de 0 a 2304 bytes más cualquier sobrecarga de encapsulación de seguridad, y contiene información de capas superiores.

La secuencia de verificación de trama (FCS) son los últimos cuatro bytes de la trama estándar 802.11. A menudo denominada verificación de redundancia cíclica (CRC), permite realizar comprobaciones de integridad de las tramas recuperadas. Cuando las tramas están a punto de enviarse, se calcula y se adjunta la FCS. Cuando una estación recibe una trama, puede calcular la FCS de la trama y compararla con la recibida. Si coinciden, se supone que la trama no se distorsionó durante la transmisión. [100]

Marcos de gestión

Los marcos de administración no siempre están autenticados y permiten el mantenimiento o la interrupción de la comunicación. Algunos subtipos comunes de 802.11 incluyen:

  • Marco de autenticación: la autenticación 802.11 comienza cuando el controlador de interfaz de red inalámbrica (WNIC) envía un marco de autenticación al punto de acceso que contiene su identidad.
    • Cuando se utiliza la autenticación de sistema abierto, el WNIC envía solo un único marco de autenticación y el punto de acceso responde con un marco de autenticación propio que indica aceptación o rechazo.
    • Cuando se utiliza la autenticación con clave compartida, el WNIC envía una solicitud de autenticación inicial y el punto de acceso responde con un marco de autenticación que contiene un texto de desafío. A continuación, el WNIC envía un marco de autenticación que contiene la versión cifrada del texto de desafío al punto de acceso. El punto de acceso confirma que el texto se cifró con la clave correcta descifrándolo con su propia clave. El resultado de este proceso determina el estado de autenticación del WNIC.
  • Trama de solicitud de asociación: enviada desde una estación, permite que el punto de acceso asigne recursos y se sincronice. La trama lleva información sobre la WNIC, incluidas las velocidades de datos admitidas y el SSID de la red con la que la estación desea asociarse. Si se acepta la solicitud, el punto de acceso reserva memoria y establece un ID de asociación para la WNIC.
  • Trama de respuesta de asociación: se envía desde un punto de acceso a una estación y contiene la aceptación o el rechazo de una solicitud de asociación. Si se trata de una aceptación, la trama contendrá información como un ID de asociación y las velocidades de datos admitidas.
  • Marco de baliza : se envía periódicamente desde un punto de acceso para anunciar su presencia y proporcionar el SSID y otros parámetros para las WNIC dentro del alcance.
  • Marco de desautenticación : enviado desde una estación que desea finalizar la conexión desde otra estación.
  • Trama de disociación: enviada desde una estación que desea terminar la conexión. Es una forma elegante de permitir que el punto de acceso renuncie a la asignación de memoria y elimine la WNIC de la tabla de asociación.
  • Marco de solicitud de sonda: se envía desde una estación cuando requiere información de otra estación.
  • Marco de respuesta de sonda: se envía desde un punto de acceso que contiene información de capacidad, velocidades de datos admitidas, etc., después de recibir un marco de solicitud de sonda.
  • Trama de solicitud de reasociación: un WNIC envía una solicitud de reasociación cuando abandona el rango del punto de acceso asociado actualmente y encuentra otro punto de acceso con una señal más fuerte. El nuevo punto de acceso coordina el reenvío de cualquier información que aún pueda estar contenida en el búfer del punto de acceso anterior.
  • Trama de respuesta de reasociación: se envía desde un punto de acceso que contiene la aceptación o el rechazo a una trama de solicitud de reasociación de WNIC. La trama incluye información necesaria para la asociación, como el ID de asociación y las velocidades de datos admitidas.
  • Marco de acción: marco de gestión que se extiende para controlar una determinada acción. Algunas de las categorías de acción son: acuse de recibo de bloque, medición de radio, transición rápida de BSS, etc. Estos marcos son enviados por una estación cuando necesita indicarle a su par que se realice una determinada acción. Por ejemplo, una estación puede indicarle a otra estación que configure un acuse de recibo de bloque enviando un marco de acción de solicitud ADDBA . La otra estación respondería entonces con un marco de acción de respuesta ADDBA .

El cuerpo de un marco de gestión consta de campos fijos dependientes del subtipo de marco seguidos de una secuencia de elementos de información (IE).

La estructura común de un IE es la siguiente:

CampoTipoLongitudDatos
Longitud111–252

Marcos de control

Las tramas de control facilitan el intercambio de tramas de datos entre estaciones. Algunas tramas de control 802.11 comunes incluyen:

  • Trama de acuse de recibo (ACK): después de recibir una trama de datos, la estación receptora enviará una trama ACK a la estación emisora ​​si no se encuentran errores. Si la estación emisora ​​no recibe una trama ACK dentro de un período de tiempo predeterminado, la estación emisora ​​volverá a enviar la trama.
  • Trama de solicitud de envío (RTS): las tramas RTS y CTS proporcionan un esquema opcional de reducción de colisiones para puntos de acceso con estaciones ocultas. Una estación envía una trama RTS como primer paso en un protocolo de enlace bidireccional necesario antes de enviar tramas de datos.
  • Trama Listo para Enviar (CTS): Una estación responde a una trama RTS con una trama CTS. Proporciona autorización para que la estación solicitante envíe una trama de datos. La CTS proporciona gestión de control de colisiones al incluir un valor de tiempo durante el cual todas las demás estaciones deben suspender la transmisión mientras la estación solicitante transmite.

Marcos de datos

Los marcos de datos llevan paquetes de páginas web, archivos, etc. dentro del cuerpo. [101] El cuerpo comienza con un encabezado IEEE 802.2 , con el Punto de acceso al servicio de destino (DSAP) que especifica el protocolo, seguido de un encabezado de Protocolo de acceso a subred (SNAP) si el DSAP es AA hexadecimal, con los campos de identificador único organizativo (OUI) e ID de protocolo (PID) que especifican el protocolo. Si el OUI es todo ceros, el campo de ID de protocolo es un valor EtherType . [102] Casi todos los marcos de datos 802.11 utilizan encabezados 802.2 y SNAP, y la mayoría utiliza un OUI de 00:00:00 y un valor EtherType.

De manera similar al control de congestión TCP en Internet, la pérdida de tramas está incorporada en el funcionamiento de 802.11. Para seleccionar la velocidad de transmisión correcta o el esquema de modulación y codificación , un algoritmo de control de velocidad puede probar diferentes velocidades. La tasa real de pérdida de paquetes de los puntos de acceso varía ampliamente para diferentes condiciones de enlace. Existen variaciones en la tasa de pérdida experimentada en los puntos de acceso de producción, entre el 10% y el 80%, siendo el 30% un promedio común. [103] Es importante tener en cuenta que la capa de enlace debe recuperar estas tramas perdidas. Si el remitente no recibe una trama de reconocimiento (ACK), se reenviará.

Normas y modificaciones

Dentro del Grupo de Trabajo IEEE 802.11, [62] existen los siguientes estándares y enmiendas de la Asociación de Estándares IEEE :

  • IEEE 802.11-1997 : El estándar WLAN fue originalmente el estándar de RF e infrarrojos (IR) de 1 Mbit/s y 2 Mbit/s, 2,4 GHz (1997), todos los demás enumerados a continuación son enmiendas a este estándar, excepto las prácticas recomendadas 802.11F y 802.11T.
  • IEEE 802.11a : estándar de 54 Mbit/s, 5 GHz (1999, productos comercializados en 2001)
  • IEEE 802.11b : 5,5 Mbit/s y 11 Mbit/s, estándar de 2,4 GHz (1999)
  • IEEE 802.11c : procedimientos de operación de puente; incluido en el estándar IEEE 802.1D (2001)
  • IEEE 802.11d : extensiones de roaming internacional (de país a país) (2001)
  • IEEE 802.11e : Mejoras: QoS , incluida la ráfaga de paquetes (2005)
  • IEEE 802.11F : Protocolo entre puntos de acceso (2003) Retirado en febrero de 2006
  • IEEE 802.11g : estándar de 54 Mbit/s, 2,4 GHz (compatible con versiones anteriores de b) (2003)
  • IEEE 802.11h : 802.11a gestionado por espectro (5 GHz) para compatibilidad europea (2004)
  • IEEE 802.11i : seguridad mejorada (2004)
  • IEEE 802.11j : extensiones para Japón (4,9-5,0 GHz) (2004)
  • IEEE 802.11-2007: Una nueva versión del estándar que incluye las modificaciones a, b, d, e, g, h, i y j. (Julio de 2007)
  • IEEE 802.11k : mejoras en la medición de recursos de radio (2008)
  • IEEE 802.11n : WLAN de mayor rendimientoa 2,4 y 5 GHz; canales de 20 y 40 MHz; introduce MIMO en Wi-Fi (septiembre de 2009)
  • IEEE 802.11p : WAVE: acceso inalámbrico para entornos vehiculares (como ambulancias y automóviles de pasajeros) (julio de 2010)
  • IEEE 802.11r : Transición rápida a BSS (FT) (2008)
  • IEEE 802.11s : redes en malla, conjunto de servicios extendidos (ESS) (julio de 2011)
  • IEEE 802.11T: Predicción del rendimiento inalámbrico (WPP): métodos de prueba y métricas Recomendación cancelada
  • IEEE 802.11u : mejoras relacionadas con puntos de acceso y autorización de clientes por parte de terceros, por ejemplo, descarga de red celular (febrero de 2011)
  • IEEE 802.11v : Gestión de redes inalámbricas (febrero de 2011)
  • IEEE 802.11w : Marcos de gestión protegidos (septiembre de 2009)
  • IEEE 802.11y : funcionamiento en la banda de 3650 a 3700 MHz en EE. UU. (2008)
  • IEEE 802.11z : extensiones para la configuración de enlace directo (DLS) (septiembre de 2010)
  • IEEE 802.11-2012: una nueva versión del estándar que incluye las modificaciones k, n, p, r, s, u, v, w, y y z (marzo de 2012)
  • IEEE 802.11aa: Transmisión robusta de transmisiones de audio y video (junio de 2012) - consulte Protocolo de reserva de transmisiones
  • IEEE 802.11ac : WLAN de muy alto rendimientoa 5 GHz; [g] canales más amplios (80 y 160 MHz); MIMO multiusuario (solo enlace descendente) [104] (diciembre de 2013)
  • IEEE 802.11ad : muy alto rendimiento a 60 GHz (diciembre de 2012); consulte también WiGig
  • IEEE 802.11ae: Priorización de los marcos de gestión (marzo de 2012)
  • IEEE 802.11af : espacios en blanco en la televisión (febrero de 2014)
  • IEEE 802.11-2016: una nueva versión del estándar que incluye las modificaciones aa, ac, ad, ae y af (diciembre de 2016)
  • IEEE 802.11ah : Operación exenta de licencia por debajo de 1 GHz (por ejemplo, red de sensores, medición inteligente) (diciembre de 2016)
  • IEEE 802.11ai : configuración rápida de enlace inicial (diciembre de 2016)
  • IEEE 802.11aj : onda milimétrica de China (febrero de 2018)
  • IEEE 802.11ak: enlaces de tránsito en redes con puentes (junio de 2018)
  • IEEE 802.11aq: Descubrimiento previo a la asociación (julio de 2018)
  • IEEE 802.11-2020: una nueva versión del estándar que incluye las modificaciones ah, ai, aj, ak y aq (diciembre de 2020)
  • IEEE 802.11ax : WLAN de alta eficiencia a 2,4, 5 y 6 GHz; [h] introduce OFDMA en Wi-Fi [76] (febrero de 2021)
  • IEEE 802.11ay : mejoras para un rendimiento ultraalto en la banda de 60 GHz y sus alrededores (marzo de 2021)
  • IEEE 802.11az: posicionamiento de próxima generación (marzo de 2023)
  • IEEE 802.11ba: Radio de activación (marzo de 2021)
  • IEEE 802.11bb : Comunicaciones ligeras (noviembre de 2023)
  • IEEE 802.11bc: Servicio de transmisión mejorado (febrero de 2024)
  • IEEE 802.11bd: mejoras para la próxima generación V2X (consulte también IEEE 802.11p ) (marzo de 2023)

En proceso

  • IEEE 802.11be : rendimiento extremadamente alto (consulte también IEEE 802.11ax ) (mayo de 2024)
  • IEEE 802.11bf: detección de WLAN
  • IEEE 802.11bh: direcciones MAC aleatorias y cambiantes
  • IEEE 802.11bi: Privacidad de datos mejorada
  • IEEE 802.11bk: posicionamiento de 320 MHz
  • IEEE 802.11bn : confiabilidad ultraalta
  • IEEE 802.11bp: Comunicación de energía ambiental
  • IEEE 802.11me: cambios acumulados de mantenimiento de 802.11

802.11F y 802.11T son prácticas recomendadas en lugar de estándares y se escriben con mayúscula como tales.

802.11m se utiliza para mantenimiento estándar. 802.11ma se completó para 802.11-2007, 802.11mb para 802.11-2012, 802.11mc para 802.11-2016 y 802.11md para 802.11-2020.

Norma vs. enmienda

Tanto el término "norma" como el de "enmienda" se utilizan para referirse a las diferentes variantes de las normas IEEE. [105]

En lo que respecta a la IEEE Standards Association, solo hay un estándar actual; se denota por IEEE 802.11 seguido de la fecha de publicación. IEEE 802.11-2020 es la única versión actualmente en publicación, reemplazando las versiones anteriores. El estándar se actualiza mediante enmiendas. Las enmiendas son creadas por grupos de trabajo (TG). Tanto el grupo de trabajo como su documento final se denotan por 802.11 seguido de una o dos letras minúsculas, por ejemplo, IEEE 802.11a o IEEE 802.11ax . La actualización de 802.11 es responsabilidad del grupo de trabajo m. Para crear una nueva versión, TGm combina la versión anterior del estándar y todas las enmiendas publicadas. TGm también proporciona aclaraciones e interpretaciones a la industria sobre los documentos publicados. Se publicaron nuevas versiones del IEEE 802.11 en 1999, 2007, 2012, 2016 y 2020. [106] [107]

Nomenclatura

En 802.11 se utilizan varios términos para especificar aspectos del funcionamiento de redes de área local inalámbricas y pueden resultar desconocidos para algunos lectores.

Por ejemplo, la unidad de tiempo (que suele abreviarse TU ) se utiliza para indicar una unidad de tiempo equivalente a 1024 microsegundos . Numerosas constantes de tiempo se definen en términos de TU (en lugar del casi igual milisegundo).

Además, el término portal se utiliza para describir una entidad similar a un puente 802.1H . Un portal proporciona acceso a la WLAN a través de estaciones de trabajo LAN no 802.11.

Seguridad

En 2001, un grupo de la Universidad de California, Berkeley, presentó un artículo que describía las debilidades del mecanismo de seguridad WEP (Wired Equivalent Privacy) definido en el estándar original; a este artículo le siguió el de Fluhrer , Mantin y Shamir titulado "Debilidades en el algoritmo de programación de claves de RC4 ". Poco después, Adam Stubblefield y AT&T anunciaron públicamente la primera verificación del ataque. En el ataque, pudieron interceptar transmisiones y obtener acceso no autorizado a redes inalámbricas. [108]

El IEEE creó un grupo de trabajo dedicado a crear una solución de seguridad de reemplazo, 802.11i (anteriormente, este trabajo se manejaba como parte de un esfuerzo más amplio de 802.11e para mejorar la capa MAC ). La Wi-Fi Alliance anunció una especificación provisional llamada Wi-Fi Protected Access (WPA) basada en un subconjunto del borrador IEEE 802.11i vigente en ese momento. Estos comenzaron a aparecer en productos a mediados de 2003. IEEE 802.11i (también conocido como WPA2) fue ratificado en junio de 2004 y utiliza el Estándar de cifrado avanzado (AES), en lugar de RC4 , que se usaba en WEP. El cifrado moderno recomendado para el espacio doméstico/de consumo es WPA2 (clave precompartida AES), y para el espacio empresarial es WPA2 junto con un servidor de autenticación RADIUS (u otro tipo de servidor de autenticación) y un método de autenticación fuerte como EAP-TLS . [ cita requerida ]

En enero de 2005, el IEEE creó otro grupo de trabajo "w" para proteger los marcos de gestión y difusión, que anteriormente se enviaban sin protección. Su estándar se publicó en 2009. [109]

En diciembre de 2011 se reveló una falla de seguridad que afecta a algunos enrutadores inalámbricos con una implementación específica de la función opcional Wi-Fi Protected Setup (WPS). Si bien WPS no es parte de 802.11, la falla permite que un atacante dentro del alcance del enrutador inalámbrico recupere el PIN de WPS y, con él, la contraseña 802.11i del enrutador en unas pocas horas. [110] [111]

A finales de 2014, Apple anunció que su sistema operativo móvil iOS  8 codificaría las direcciones MAC durante la etapa de preasociación para frustrar el seguimiento de las visitas a tiendas minoristas, hecho posible por la transmisión regular de solicitudes de sondeo identificables de forma única. [112] Android 8.0 "Oreo" introdujo una función similar, denominada "aleatorización de MAC". [113]

Los usuarios de Wi-Fi pueden ser objeto de un ataque de desautenticación de Wi-Fi para espiar, atacar contraseñas o forzar el uso de otro punto de acceso, normalmente más caro. [ cita requerida ]

Véase también

Notas

  1. ^ 802.11ac solo especifica el funcionamiento en la banda de 5 GHz. El funcionamiento en la banda de 2,4 GHz está especificado por 802.11n.
  2. ^ Wi-Fi 6E es el nombre de la industria que identifica a los dispositivos Wi-Fi que operan en 6 GHz. Wi-Fi 6E ofrece las características y capacidades de Wi-Fi 6 extendidas a la banda de 6 GHz.
  3. ^ 802.11ax con 2402 Mbit/s (Índice MCS 11, 2 flujos espaciales, 160 MHz); frente a 802.11ac con 1733,3 Mbit/s (Índice MCS 9, 2 flujos espaciales, 160 MHz). [77]
  4. ^ 802.11ac con 1733,3 Mbit/s (índice MCS 9, 2 flujos espaciales, 160 MHz); frente a 802.11n con 300 Mbit/s (índice MCS 7, 2 flujos espaciales, 40 MHz
  5. ^ Un artículo del IEEE considera solo un crecimiento del 37% para 802.11ax y un crecimiento del 1000% tanto para 802.11ac como para 802.11n. [76]
  6. ^ El rendimiento por área, según lo define IEEE , es la relación entre el rendimiento total de la red y el área de la red. [76]
  7. ^ El funcionamiento en la banda de 2,4 GHz está especificado por 802.11n .
  8. ^ Operación de 6 GHz solo entre dispositivos Wi-Fi 6E .
  1. ^ Esta mejora es del 1100% si consideramos 144,4 Mbit/s (Índice MCS 15, 2 flujos espaciales, 20 MHz ), debido a que el modo de 40 MHz de 802.11n (a 2,4 GHz) tiene poco uso práctico en la mayoría de los escenarios. [78] :  qt ). [77]

Notas al pie

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  • Grupo de trabajo IEEE 802.11
  • Cronogramas oficiales de los estándares 802.11 del IEEE
  • Lista de todos los proveedores de chipsets Wi-Fi, incluida una cronología histórica de fusiones y adquisiciones
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