Estándares IEEE 802: Redes locales y su funcionamiento

2.5 Estándares

En febrero de 1980 se formó en el IEEE un comité de redes locales (802) específicamente para normar el hardware de redes. El proyecto 802 define aspectos relacionados al cableado físico y transmisión de datos. El Estándar IEEE 802 inició el proyecto basado en conseguir un modelo para permitir la intercomunicación de ordenadores para la mayoría de los fabricantes. Para ello se enunciaron una serie de normalizaciones que con el tiempo han sido adaptadas como normas internacionales por la ISO. El protocolo 802 está dividido según las funciones necesarias para el funcionamiento de las LAN. Cada división se identifica por un número: 802.x. Los productos fabricados en base a las normas 802 incluyen tarjetas de la interfaz de red, bridges, routers y otros componentes utilizados para crear LANs de par trenzado y cable coaxial y otros tipos de redes. Cuando comenzaron a aparecer las primeras redes de área local (LAN, Local Área Networks) como herramientas potenciales de empresa a finales de los setenta, el IEEE observó que era necesario definir ciertos estándares para redes de área local. Para conseguir esta tarea, el IEEE emprendió lo que se conoce como proyecto 802, debido al año y al mes de comienzo (febrero de 1980) y definió estándares de redes para las componentes físicas de una red: -Tarjetas de red (NIC). -Componentes de redes de área global (WAN, Wide Área Networks). -Componentes utilizadas para crear redes de cable coaxial y de par trenzado.

2.5.1 Funcionalidad de las capas IEEE 802.x

a) La capa física: De manera semejante a la capa física del modelo OSI se encarga de las siguientes funciones:

• Codificación/decodificación de las señales
• Generación/eliminación de preámbulo (usado para la sincronización)
• Transmisión/recepción de bits
• Manejo del medio de transmisión y la topología

b) Capa de control de acceso al medio: Se encarga de las siguientes funciones:

• Ensamblaje de datos en tramas con campos de dirección y de detección de errores
• Desensamblaje de tramas, lo que implica: Reconocimiento de dirección, Detección de errores
• Control de acceso al medio de transmisión

c) Capa de control de enlace lógico: Se encarga de las siguientes funciones:

• Interfaz con las capas superiores
• Control de errores y de flujo

802.1 Establece los estándares de interconexión relacionados con la gestión de redes

802.2 Define el estándar general para el nivel de enlace de datos. IEEE divide este nivel en dos subniveles LLC y MAC. El nivel MAC está definido por otros estándares IEEE

802.3 Define el nivel MAC para redes en bus usando acceso múltiple por detección de portadora con detección de colisiones CSMA/CD, Ethernet

802.4 Define el nivel MAC para redes en bus que utilizan paso de testigo, Token Bus

802.5 Define el nivel MAC para redes en anillo que utilizan paso de testigo, Token Ring

802.6 Establece los estándares para redes de área metropolitana (MAN), redes más grandes que las redes de área local (LAN) pero más pequeñas que las de área global (WAN). Las redes MAN son de alta velocidad, normalmente usando fibra óptica

802.7 Usada por grupo asesor técnico de banda ancha (Broadband Technical Advisor Group)

802.8 Usada por grupo asesor técnico de fibra óptica (Fiber-Optic Technical Advisor Group)

802.9 Define el estándar para las redes integradas de voz y datos

802.10 Define el estándar para la seguridad de las redes de datos

802.11 Define el estándar para las redes sin cable

802.11b Estándar definitivo para operar a velocidades de 11 Mbps, resolviendo deficiencias iniciales de itinerancia, seguridad, escalabilidad y gestión

802.12 Define el acceso con prioridad por demanda (Demand Priority Acces) a una LAN, 100BaseVG-AnyLAN

802.13 Sin uso

802.14 Define el estándar para módem por cable

802.15 Define el estándar para redes de área personal sin cable WPAN (Wireless Personal Area Networks)

802.16 Define el estándar para redes sin cable de banda ancha

a) IEEE 802.1: Protocolos superiores de redes de área local, establece los estándares de interconexión relacionados con la gestión de redes. Describe la interrelación entre las partes del documento y su relación con el Modelo de Referencia OSI. También contiene información sobre normas de gestión de red e interconexión de redes. Establece los estándares de interconexión relacionados con la gestión de redes.

b) IEEE 802.2: Control de enlace lógico, es el estándar que define el control de enlace lógico (LLC), que es la parte superior de la capa enlace en las redes de área local. La subcapa LLC presenta una interfaz uniforme al usuario del servicio enlace de datos, normalmente la capa de red. Bajo la subcapa LLC está la subcapa Medium Access Control (MAC), que depende de la configuración de red usada (Ethernet, tokenring, FDDI, 802.11, etc.).

c) IEEE 802.3: Ethernet es una especificación estándar sobre la que se monta Ethernet, un método de establecimiento de comunicaciones físicas a través de una red de área local o LAN, creada por el IEEE. 802.3. Especifica el protocolo de transporte de información del nivel físico dentro de una arquitectura de red a capas, tal como TCP/IP, basada a su vez en el modelo OSI. Se definió en 1983 y hoy en día el término Ethernet se utiliza para referirnos a las especificaciones Ethernet incluidas en IEEE 802.3. En este tiempo ha sufrido numerosas ampliaciones que han servido para enriquecerlo, notable ha sido el aumento de su velocidad de transferencia de datos dando lugar a los conocidos: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y 10Gigabits Ethernet. A continuación, mencionaremos todas y cada una de las alternativas, en cuanto a nivel físico se refiere, basadas en este estándar:

• 10BASE2: 10 Mbit/s sobre coaxial fino. Longitud máxima del segmento 185 metros.
• 10BASE5: 10 Mbit/s sobre coaxial grueso. Longitud máxima del segmento 500 metros.
• 10BASET: 10 Mbit/s sobre par trenzado UTP. Longitud máxima del segmento 100 metros.
• 10BASEF: 10 Mbit/s sobre fibra óptica. Longitud máxima del segmento 1000 metros.
• 100BASETX/T4/FX: 100Mbit/s, es la considerada Fast Ethernet.
• 1000BASEX/T: Gigabit Ethernet.

d) IEEE 802.4: Token Bus. Es un protocolo de red que implementa una red lógica en anillo con paso de testigo sobre en una red física de cable coaxial. Las redes que siguen este protocolo se han extendido rápidamente, sobre todo por su facilidad de instalación. Sin embargo, tienen un problema que representa un escollo importante en algunas aplicaciones: su carácter probabilístico en la resolución de las colisiones puede provocar retardos importantes en las transmisiones en casos extremos. Algunas aplicaciones no soportan tales retardos, sobre todo las que son críticas en el tiempo, es decir, en aplicaciones en tiempo real, como el control de procesos industriales.

e) IEEE 802.5: Token Ring, define una red con topología de anillo la cual usa token (paquete de datos) para transmitir información a otra. En una estación de trabajo la cual envía un mensaje lo sitúa dentro de un token y lo direcciona específicamente a un destino, la estación destino copia el mensaje y lo envía a un token de regreso a la estación origen la cual borra el mensaje y pasa el token a la siguiente estación.

f) IEEE 802.6: Red de área metropolitana (MAN), basada en la topología propuesta por la University of Western Australia, utiliza un bus dual de fibra óptica como medio de transmisión. Ambos buses son unidireccionales, y en contra-sentido. Con esta tecnología el ancho de banda es distribuido entre los usuarios, de acuerdo a la demanda que existe, en proceso conocido como "inserción de ranuras temporales". Puesto que puede llevar transmisión de datos sincrónicos y asincrónicos, soporta aplicaciones de video, voz y datos.

g) IEEE 802.7: Grupo de Asesoría Técnica sobre banda ancha. Un estándar de IEEE para una red de área local de banda ancha (LAN) que usa el cable coaxial. Este estándar fue desarrollado para las compañías del Internet del cable. Especificaciones de redes con mayores anchos de banda con la posibilidad de transmitir datos, sonido e imágenes.

h) IEEE 802.8: Grupo de Asesoría Técnica sobre fibra óptica, especificación para redes de fibra óptica tipo Token Passing /FDDI. Las redes FDDI (Fiber Distributed Data Interface - Interfaz de Datos Distribuida por Fibra) surgieron a mediados de los años ochenta para dar soporte a las estaciones de trabajo de alta velocidad, que habían llevado las capacidades de las tecnologías Ethernet y Token Ring existentes hasta el límite de sus posibilidades. Proporciona asesoría técnica a otros subcomités en redes de fibra óptica como alternativa a las redes actuales basadas en cobre.

i) IEEE 802.9: Redes integradas para voz, datos y vídeo. Comité para integración de voz y datos IVD (Integrated Voice and Data) en la red ISDN. Se define la RDSI (Red Digital de Servicios Integrados, en inglés ISDN) como una evolución de las redes actuales, que presta conexiones extremo a extremo a nivel digital y capaz de ofertar diferentes servicios. Se dice Servicios integrados porque utiliza la misma infraestructura para muchos servicios que tradicionalmente requerían interfaces distintas (télex, voz, conmutación de circuitos, conmutación de paquetes...); es digital porque se basa en la transmisión digital.

j) IEEE 802.10: Seguridad de las redes. Grupo que trabaja en la definición de un modelo normalizado de seguridad que ínter opera sobre distintas redes e incorpore métodos de autenticación y de cifrado.

k) IEEE 802.11: Red local inalámbrica, también conocido como Wi-Fi (Mejoras y modificaciones), es un estándar de protocolo de comunicaciones de la IEEE que define el uso de los dos niveles más bajos de la arquitectura OSI (capa física y de enlace de datos), especificando sus normas de funcionamiento en una WLAN. La norma IEEE 802.11 fue diseñada para sustituir el equivalente a las capas físicas y MAC de la norma 802.3 (Ethernet). Esto quiere decir que en lo único que se diferencia una red Wi-Fi de una red Ethernet es en cómo se transmiten las tramas o paquetes de datos; el resto es idéntico. Por tanto, una red local inalámbrica 802.11 es completamente compatible con todos los servicios de las redes locales (LAN) de cable 802.3 (Ethernet). Existen diversos tipos de Wi-Fi, basado cada uno de ellos en un estándar IEEE 802.11 aprobado. Son los siguientes: los estándares IEEE 802.11b, IEEE 802.11g e IEEE 802.11n disfrutan de una aceptación internacional debido a que la banda de 2.4 GHz está disponible casi universalmente, con una velocidad de hasta 11 Mbps, 54 Mbps y 300 Mbps, respectivamente. En la actualidad ya se maneja también el estándar IEEE 802.11a, conocido como WIFI 5, que opera en la banda de 5 GHz y que disfruta de una operatividad con canales relativamente limpios. La banda de 5 GHz ha sido recientemente habilitada y, además, no existen otras tecnologías (Bluetooth, microondas, ZigBee, WUSB) que la estén utilizando, por lo tanto, existen muy pocas interferencias. Su alcance es algo menor que el de los estándares que trabajan a 2.4 GHz (aproximadamente un 10%), debido a que la frecuencia es mayor (a mayor frecuencia, menor alcance). Existe un primer borrador del estándar IEEE 802.11n que trabaja a 2.4 GHz y a una velocidad de 108 Mbps. Sin embargo, el estándar 802.11g es capaz de alcanzar ya transferencias a 108 Mbps, gracias a diversas técnicas de aceleramiento. Actualmente existen ciertos dispositivos que permiten utilizar esta tecnología, denominados Pre-N. Existen otras tecnologías inalámbricas como Bluetooth que también funcionan a una frecuencia de 2.4 GHz, por lo que puede presentar interferencias con Wi-Fi. Debido a esto, en la versión 1.2 del estándar Bluetooth por ejemplo se actualizó su especificación para que no existieran interferencias con la utilización simultánea de ambas tecnologías, además se necesita tener 40.000 k de velocidad.

l) IEEE 802.12 y IEEE 802.13: Prioridad de demanda, comité que define la norma Ethernet a 100 Mbps con el método de acceso de prioridad bajo demanda propuesto por la Hewlett Packard y otros fabricantes. El cable especificado es un par trenzado de 4 hilos de cobre utilizándose un concentrador central para controlar el acceso al cable. Las prioridades están disponibles para soportar la distribución en tiempo real de aplicaciones multimediales. Los concentradores 100VG−AnyLAN controlan el acceso a la red con lo cual eliminan la necesidad de que las estaciones de trabajo detecten una señal portadora, como sucede en el CSMA/CD de la norma Ethernet.

m) IEEE 802.14: Cable módems, es decir módems para televisión por Cable. El Grupo IEEE 802.14 es justamente una parte de la larga serie de estándares 802 de LAN/MAN. Los estándares IEEE 802 para Ethernet y Token Ring, son los más extendidos en las redes de comunicación, y productos basados en los estándares sobre 802 dan razón de la mayoría de nodos de comunicación instados en la industria. El Grupo de trabajo IEEE 802.14 está caracterizado para crear estándares para transportar información sobre el cable tradicional de redes de TV. La arquitectura especifica un híbrido fibra óptica/coaxial que puede abarcar un radio de 80 kilómetros desde la cabecera. El objetivo primordial del protocolo de red en el diseño es el de transportar diferentes tipos de tráficos del IEEE 802.2 LLC (Control de Enlace Lógico), por ejemplo, Ethernet. Sin embargo, existe una fuerte opinión dentro del grupo que la red debería soportar redes ATM para llevar varios tipos de tráfico multimedia.

n) IEEE 802.15: Red de área personal inalámbrica, que viene a ser Bluetooth. Define las redes de área personal sin cable (WPAN, Wireless Personal Área Networks). El Estándar IEEE 802.15 se enfoca básicamente en el desarrollo de estándares para redes tipo WPAN o redes inalámbricas de corta distancia. Al igual que Bluetooth el 802.15 permite que dispositivos inalámbricos portátiles como PCs, PDAs, teléfonos, pagers, entre otros, puedan comunicarse e interoperar uno con el otro. Debido a que Bluetooth no puede coexistir con una red inalámbrica 802.11x, de alguna manera la IEEE definió este estándar para permitir la interoperabilidad de las redes inalámbricas LAN con las redes tipo PAN. Bluetooth es la norma que define un Standard global de comunicación inalámbrica, que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes equipos mediante un enlace por radiofrecuencia. Los principales objetivos que se pretende conseguir con esta norma son:

• Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos. Eliminar cables y conectores entre éstos.
• Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre nuestros equipos personales.

o) IEEE 802.16: Acceso inalámbrico de Banda Ancha, también llamada WiMAX. Define los estándares sin cable de banda ancha. Se trata de una especificación para las redes de acceso metropolitanas inalámbricas de banda ancha fijas (no móvil) publicada inicialmente el 8 de abril de 2002. En esencia recoge el estándar de facto WiMAX. WiMAX, siglas de Worldwide Interoperability for Microwave Access (Interoperabilidad mundial para acceso por microondas), es una norma de transmisión de datos que utiliza las ondas de radio en las frecuencias de 2,3 a 3,5 GHz. Es una tecnología dentro de las conocidas como tecnologías de última milla, también conocidas como bucle local que permite la recepción de datos por microondas y retransmisión por ondas de radio. Una de sus ventajas es dar servicios de banda ancha en zonas donde el despliegue de cable o fibra por la baja densidad de población presenta unos costos por usuario muy elevados (zonas rurales).