IEEE 802.11 para niños

El estándar 802.11 es un conjunto de reglas para la comunicación inalámbrica. Estas reglas fueron creadas por el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). La versión 802.11n, lanzada en 2009, es una forma más precisa de llamar a la tecnología Wi-Fi que usamos hoy. Mejoró mucho las versiones anteriores de Wi-Fi. Permite usar varias antenas y técnicas avanzadas para enviar y recibir datos. También puede usar la banda de frecuencia de 5 GHz. Todo esto permite velocidades de hasta 600 Megabits por segundo (Mbps).

¿Qué es el Estándar 802.11?

La familia 802.11 incluye varias formas de enviar información por el aire. Todas usan un sistema básico para comunicarse. El primer estándar fue el 802.11-1997. Después, llegó el 802.11b, que fue el primero en ser muy popular. Luego, aparecieron versiones mejoradas como 802.11a, 802.11g, 802.11n y 802.11ac. Otras versiones (como c-f, h, j) son cambios para mejorar o corregir las normas existentes.

Bandas de Frecuencia Wi-Fi

Las versiones 802.11b y 802.11g usan la banda de 2.4 GHz. En algunos lugares, como Estados Unidos, operan bajo reglas específicas. Debido a que muchos aparatos usan esta frecuencia, como los hornos microondas o los dispositivos Bluetooth, los equipos 802.11b y 802.11g pueden tener interferencias. Por eso, usan métodos especiales para evitar problemas con estas interferencias.

Espectro de la banda ISM

La versión 802.11a usa la banda de 5 GHz. Esta banda ofrece más canales que no se superponen, lo que ayuda a evitar interferencias. El estándar 802.11n puede usar tanto la banda de 2.4 GHz como la de 5 GHz. Por otro lado, 802.11ac solo usa la banda de 5 GHz. La parte del espectro de radio que usa 802.11 varía según el país.

Conceptos Clave de las Redes Inalámbricas

Para entender cómo funciona el Wi-Fi, es útil conocer algunos términos:

• Estaciones: Son los dispositivos como computadoras o teléfonos que se conectan a la red.
• Medio: Es la forma en que se transmiten los datos. En Wi-Fi, se usa la radiofrecuencia.
• Punto de Acceso (AP): Es como un puente que conecta tu dispositivo a la red. Se encarga de enviar y recibir datos.
• Sistema de Distribución: Ayuda a que los dispositivos se muevan entre diferentes Puntos de Acceso. Así, la red sabe dónde está cada dispositivo para enviarle la información.
• Conjunto de Servicio Básico (BSS): Es un grupo de estaciones que se comunican entre sí.

* Independientes: Las estaciones se conectan directamente entre ellas. * Infraestructura: Todas las estaciones se conectan a través de un Punto de Acceso.

• Conjunto de Servicio Extendido (ESS): Es la unión de varios BSS. Permite que te muevas por una zona grande sin perder la conexión.
• Área de Servicio Básico: Indica la capacidad de los dispositivos para cambiar de ubicación dentro de la red. Si te mueves dentro del mismo ESS, la conexión se mantiene.
• Límites de la Red: Las redes 802.11 pueden superponerse, lo que significa que los límites no son siempre claros.

Evolución de los Estándares Wi-Fi

IEEE 802.11-1997: El Inicio del Wi-Fi

La primera versión del estándar 802.11 fue publicada en 1997. Permitía velocidades de 1 y 2 Mbps. También podía usar señales infrarrojas, aunque esto ya no se usa. Esta versión fue actualizada en 1999, pero hoy en día está desactualizada.

El estándar original también definió cómo los dispositivos comparten el canal de comunicación para evitar choques de datos. Sin embargo, había problemas para que los equipos de diferentes marcas funcionaran bien juntos. Estas dificultades se corrigieron en el estándar 802.11b, que fue el primero en ser muy popular.

IEEE 802.11a: Más Velocidad en 5 GHz

La versión 802.11a se aprobó en 1999. Usa la banda de 5 GHz y puede alcanzar una velocidad máxima de 54 Mbps. En la práctica, las velocidades reales son de unos 20 Mbps.

La banda de 2.4 GHz suele estar muy ocupada. Por eso, usar la banda de 5 GHz le da una ventaja a 802.11a, ya que hay menos interferencias. Sin embargo, las señales de 802.11a son más sensibles a las paredes y objetos sólidos. Esto significa que su alcance es menor que el de 802.11b/g. A pesar de esto, en lugares con muchas señales, 802.11a puede funcionar mejor.

Tiene 12 canales que no se superponen. No puede conectarse directamente con equipos 802.11b, a menos que los equipos sean compatibles con ambos estándares.

IEEE 802.11b: El Primer Wi-Fi Popular

La versión 802.11b se aprobó en 1999. Alcanza una velocidad máxima de 11 Mbps y usa la banda de 2.4 GHz. En la práctica, la velocidad real es de unos 5.9 Mbps.

Los productos con 802.11b aparecieron a principios del año 2000. Su gran mejora en velocidad y su bajo precio hicieron que se adoptara rápidamente como la tecnología principal para redes inalámbricas. Sin embargo, los dispositivos 802.11b pueden tener interferencias con otros productos que también usan la banda de 2.4 GHz.

IEEE 802.11c: Conectando Redes Distintas

Este estándar es menos conocido para el público general. Se usa para conectar dos redes diferentes o de distintos tipos. Por ejemplo, puede unir dos edificios lejanos o dos redes distintas de forma inalámbrica. A menudo se usa para evitar los altos costos de instalar cables de fibra óptica en largas distancias.

El estándar 802.11c no es de interés para el público general. Es una versión modificada del 802.11d que permite combinarlo con otros dispositivos 802.11.

• Velocidad (teórica): 600 Mbps
• Velocidad (práctica): 100 Mbps
• Frecuencia: 2.4 GHz y 5.4 GHz
• Alcance: 820 metros
• Año de implementación: 2009

IEEE 802.11d: Wi-Fi para Todo el Mundo

Este estándar ayuda a que las redes Wi-Fi funcionen en diferentes países. Permite que los dispositivos intercambien información usando las frecuencias permitidas en cada lugar.

IEEE 802.11e: Mejor Calidad para Video y Voz

La especificación 802.11e mejora el Wi-Fi para que funcione mejor con aplicaciones que necesitan una conexión muy estable, como videollamadas o juegos en línea. Añade características de Calidad de Servicio (QoS) y soporte multimedia. Esto significa que puede dar prioridad a ciertos tipos de tráfico para que no haya interrupciones.

También incluye corrección de errores y ayuda a gestionar mejor las redes. Con 802.11e, la tecnología Wi-Fi puede manejar el tráfico en tiempo real de forma más confiable.

IEEE 802.11f: Movilidad sin Cortes

Esta es una recomendación para los fabricantes de Puntos de Acceso. Permite que los productos sean más compatibles entre sí. Con 802.11f, un usuario puede moverse de un Punto de Acceso a otro sin perder la conexión, incluso si son de diferentes marcas. Esto se llama "itinerancia" o "roaming". Su distancia máxima es de 50 metros.

IEEE 802.11g: El Siguiente Paso en 2.4 GHz

En junio de 2003, se aprobó el estándar 802.11g. Usa la banda de 2.4 GHz (como 802.11b), pero alcanza una velocidad teórica máxima de 54 Mbps. La velocidad real de transferencia es de unos 22 Mbps, similar a 802.11a. Es compatible con 802.11b y usa las mismas frecuencias.

Los equipos 802.11g llegaron al mercado muy rápido. Esto se debe a que fue fácil adaptar los diseños de los equipos 802.11b. Sin embargo, si hay dispositivos 802.11b en una red 802.11g, la velocidad de toda la red puede disminuir.

¿Cómo se conectan 802.11g y 802.11b?

802.11g puede funcionar con 802.11a y 802.11b. Pero si un dispositivo 802.11b se conecta a una red 802.11g, el rendimiento de la red se ve afectado. Esto ocurre porque los dispositivos 802.11b no entienden la forma en que 802.11g envía los datos.

Cuando un dispositivo 802.11b se conecta a un Punto de Acceso 802.11g, el Punto de Acceso avisa al resto de la red sobre la presencia de este dispositivo más antiguo. Esto hace que la forma de enviar la información cambie. Ahora, cuando un dispositivo 802.11g quiere enviar datos, primero debe avisar al dispositivo 802.11b con un mensaje especial. Esto asegura que el canal esté libre antes de enviar los datos a alta velocidad.

La presencia de un dispositivo 802.11b puede afectar no solo a la celda donde está conectado, sino a toda la red si hay varios Puntos de Acceso. Por eso, es mejor que todos los dispositivos usen el estándar 802.11g o más nuevo para un mejor rendimiento.

IEEE 802.11h: Evitando Interferencias con Radares

La especificación 802.11h, publicada en 2003, ayuda a que las redes Wi-Fi 802.11a no interfieran con sistemas como radares o satélites. Esto es importante porque la banda de 5 GHz, usada por 802.11a, también es utilizada por estos sistemas.

Para evitar problemas, 802.11h permite a las redes Wi-Fi gestionar la frecuencia y la potencia de transmisión de forma dinámica.

Selección Dinámica de Frecuencias (DFS)

DFS es una función que permite a las redes Wi-Fi en la banda de 5 GHz cambiar de canal automáticamente. Así, evitan interferir con los radares y usan los canales disponibles de manera más eficiente.

Control de Potencia del Transmisor (TPC)

TPC asegura que las redes Wi-Fi en la banda de 5 GHz respeten los límites de potencia de transmisión. Esto minimiza la interferencia con los sistemas de satélite.

IEEE 802.11i: Wi-Fi Más Seguro

Este estándar, aprobado en 2004, mejora la seguridad de las redes Wi-Fi. Se enfoca en proteger la autenticación (quién puede conectarse) y la codificación (cómo se protegen los datos). Se implementa en la tecnología conocida como Wi-Fi Protected Access 2 (WPA2).

IEEE 802.11j: Wi-Fi para Japón

Es similar a 802.11h, pero adaptado a las regulaciones de Japón. Permite que las redes inalámbricas funcionen en la banda de 4.9 a 5 GHz, según las normas japonesas para uso en interiores, exteriores y dispositivos móviles.

IEEE 802.11k: Mejor Gestión de la Red

Este estándar ayuda a los Puntos de Acceso a entender mejor cómo usan los dispositivos la red inalámbrica. Así, pueden gestionar mejor los recursos de radio. Se implementa en el software y requiere que tanto los dispositivos como la infraestructura sean compatibles.

IEEE 802.11n: Wi-Fi Más Rápido y con Mayor Alcance

En 2004, se empezó a trabajar en 802.11n, que fue ratificado el 11 de septiembre de 2009. Este estándar puede alcanzar velocidades reales de hasta 650 Mbps, siendo mucho más rápido que las versiones anteriores. También se esperaba que tuviera un mayor alcance gracias a la tecnología MIMO (Multiple Input – Multiple Output). MIMO usa varias antenas para enviar y recibir datos al mismo tiempo.

A diferencia de otras versiones, 802.11n puede trabajar en las bandas de 2.4 GHz y 5 GHz. Esto lo hace compatible con casi todos los dispositivos Wi-Fi anteriores. Usar la banda de 5 GHz ayuda a obtener un mejor rendimiento porque está menos congestionada.

La mayoría de los productos actuales ya incorporan 802.11n. Esto ha hecho que esta tecnología sea muy común en los hogares. El futuro de 802.11n es 802.11ac, que ofrecerá velocidades aún mayores.

IEEE 802.11p: Wi-Fi para Vehículos

Este estándar opera en las frecuencias de 5.90 GHz y 6.20 GHz. Está diseñado especialmente para automóviles. Es la base de las comunicaciones dedicadas de corto alcance (DSRC). Esta tecnología permitirá que los vehículos intercambien datos entre sí y con la infraestructura de las carreteras. Es clave para los Sistemas Inteligentes de Transporte.

IEEE 802.11r: Transiciones Rápidas entre Puntos de Acceso

También conocido como "Fast Basic Service Set Transition", este estándar permite que la red prepare la conexión de un dispositivo al siguiente Punto de Acceso antes de que se desconecte del actual. Esto hace que la transición sea muy rápida, menos de 50 milisegundos. Es tan rápido que puedes mantener una llamada de voz por internet (VoIP) sin que se corte.

IEEE 802.11v: Gestión Remota de Dispositivos

Publicado en 2011, 802.11v permite configurar los dispositivos Wi-Fi de forma remota. Esto facilita la gestión centralizada de las estaciones, similar a cómo funcionan las redes de telefonía móvil. Permite supervisar, configurar y actualizar los dispositivos cliente.

Además de la gestión, 802.11v ofrece:

• Ahorro de energía para dispositivos portátiles como teléfonos VoIP.
• Funciones de posicionamiento para servicios basados en la ubicación.
• Sincronización precisa para aplicaciones que lo requieren.
• Mecanismos para reducir la interferencia entre diferentes tecnologías en un mismo dispositivo.

IEEE 802.11w: Protección de Tramas de Gestión

Este protocolo, basado en 802.11i, protege las redes Wi-Fi contra ataques que manipulan las tramas de gestión inalámbricas. Las redes Wi-Fi envían información del sistema en tramas que no están protegidas, lo que las hace vulnerables. Este estándar busca proteger las redes de interrupciones causadas por sistemas maliciosos.

Se intenta extender la protección de 802.11i a las tramas de gestión, que son responsables de las operaciones principales de una red.

IEEE 802.11ac: Wi-Fi 5 o Wi-Fi Gigabit

También conocido como Wi-Fi 5, este estándar es una mejora de 802.11n. Se desarrolló entre 2011 y 2013, y fue aprobado en julio de 2014.

802.11ac mejora las velocidades de transferencia hasta 433 Mbps por flujo de datos. Teóricamente, puede alcanzar 1.3 Gigabits por segundo (Gbps) usando 3 antenas. Opera solo en la banda de 5 GHz, amplía el ancho de banda y usa más flujos MIMO.

IEEE 802.11ax: Wi-Fi 6

Nombrado Wi-Fi 6, este estándar está diseñado para funcionar en las bandas existentes de 2.4 GHz y 5 GHz. Introduce una tecnología llamada OFDMA para mejorar la eficiencia general del espectro. Se esperaba que estuviera disponible en 2019, y a principios de 2020 se amplió el espectro de uso a 6 GHz sin licencia.

IEEE 802.11be: Wi-Fi 7

Conocido como Wi-Fi 7, es la séptima generación de Wi-Fi.

Canales y Frecuencias

Canales de IEEE 802.11b e IEEE 802.11g

Los estándares 802.11b y 802.11g usan la banda de 2.4 GHz. En esta banda, se definieron 11 canales para equipos Wi-Fi. Sin embargo, estos canales no son completamente independientes. Un canal puede causar interferencia hasta con un canal que esté a 4 canales de distancia.

Para evitar interferencias entre redes cercanas, se necesita una separación de al menos 5 canales. Por ejemplo, se suelen usar los canales 1, 6 y 11. Esta configuración de canales se hace normalmente en el Punto de Acceso. Los dispositivos se conectan automáticamente al canal, a menos que sea una red directa (Ad-Hoc) sin Punto de Acceso.

Canales de IEEE 802.11a

Aunque la forma de enviar la señal es diferente, en la banda de 5 GHz también se mantiene un ancho de banda cercano a los 20 MHz. Por lo tanto, la necesidad de separar los canales se mantiene.

En Europa, para evitar interferencias con satélites y radares, las redes 802.11a deben usar las modificaciones del estándar 802.11h.

Galería de imágenes

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  Espectro de la banda ISM

Véase también

En inglés: IEEE 802.11 Facts for Kids