CONCEPTOS GENERALES

Cuando es necesario disponer de movilidad en las comunicaciones, depender de un enlace físico como es un cable (en cualquiera de sus modalidades) supone una seria restricción para conseguir la plena libertad de movimientos.
Para evitar las restricciones derivadas de la utilización de cables, las conexiones inalámbricas se convierten en la alternativa perfecta.

La comunicación sin hilos ha estado disponible desde hace ya bastante tiempo, siendo su principal aplicación las comunicaciones de voz. Hoy en día, millones de personas utilizan los sistemas de radio de dos vías para comunicaciones de voz punto a punto o multipunto, con total normalidad. Sin embargo, en lo que se refiere a la transmisión de datos binarios, aunque los ingenieros ya disponían de las técnicas para modular la señal de radio con la que conseguir comunicaciones digitales, sólo recientemente se han desarrollado servicios inalámbricos para datos a gran escala.
Desde hace algunos años, el potencial de esta clase de redes hizo que aparecieran los primeros sistemas que utilizaban ondas de radio para interconectar ordenadores. Estos primeros sistemas inalámbricos eran dependientes totalmente de su fabricante en cuanto a implantación y conectividad, lentos (con velocidades de 1,5 Mbps) y concebidos para cubrir un reducido grupo de aplicaciones. Pero con el desarrollo tecnológico alcanzado en el transcurso de estos últimos años, han ido apareciendo nuevas soluciones ampliamente estandarizadas y funcionales que muestran una de las tecnologías más prometedoras, en la que se pueden comunicar sistemas informáticos y dispositivos de diversa naturaleza y capacidades mediante la tecnología inalámbrica basados en la emisión de ondas de radio o de luz infrarroja.

Surge así, entonces, el concepto de WLAN (Wireless Local Area Network) que se corresponde con un sistema de comunicación de datos flexible utilizado como alternativa a la redes locales cableadas (o como una extensión de ellas).
Este tipo de redes se diferencia de las convencionales principalmente en la capa física y en la capa de enlace de datos, según el modelo de referencia OSI.
La capa Física (PHY) indica cómo son enviados los bits de una estación a otra. La capa de Enlace de Datos (MAC) se encarga de describir cómo se empaquetan y verifican los bits de manera que no tengan errores.
Las demás capas se encargan de los protocolos, de los puentes, encaminadores o puertas de enlace que se utilizan para conectarse.
Los dos métodos que se emplean para reemplazar la capa física en una red inalámbrica son la transmisión de Radio Frecuencia y la Luz Infrarroja.

Con estos dos medios de transmisión inalámbricos se pueden establecer diversas clasificaciones que ayudan a su mejor comprensión técnica.

Los sistemas por infrarrojos, según el ángulo de apertura con que se emite la información, pueden clasificarse en:

Sistemas de corta apertura [también denominados de rayo dirigido o de línea de visión (LOS, line of sight).
Sistemas de gran apertura (también denominados reflejados o difusos).

Por su parte, las comunicaciones inalámbricas que utilizan radiofrecuencia pueden clasificarse en:

Sistemas de banda estrecha (narrow band) o de frecuencia dedicada.
Sistemas basados en espectro disperso o extendido (spread spectrum).

SISTEMAS DE RADIOFRECUENCIA

Las redes inalámbricas que utilizan radiofrecuencia pueden clasificarse atendiendo a su capa física:

Sistemas de banda estrecha o de frecuencia dedicada.
Esta técnica trabaja de modo similar a la forma en que se difunden las ondas desde una estación de radio.
Hay que sintonizar en una frecuencia muy precisa tanto el emisor como el receptor. La señal puede atravesar paredes y se expande sobre un área muy amplia, así que no se hace necesario enfocarla. Sin embargo, estas transmisiones tienen problemas debido a las reflexiones que experimentan las ondas de radio. Hay que sintonizar muy precisamente para prevenir las posibles interferencias.
Sistemas basados en espectro disperso o extendido.
La FCC (Comisión Federal de Comunicaciones (Organismo de EE.UU. encargado de la regulación de estos temas) a partir de 1985 permitió la operación sin licencia de dispositivos que utilicen 1 watio de energía o menos, en tres bandas de frecuencias: 902 a 928 MHz, 2.400 a 2.483,5 MHz y 5.725 a 5.850 MHz.
Estas bandas de frecuencia, llamadas bandas ICM (Industriales, Científicas y Médicas) o ISM (su equivalente en inglés), estaban anteriormente limitadas a su implantación en dispositivos para dichos fines. La operación sin licencia significa que FCC simplemente asigna la banda y establece las directrices de utilización, pero no decide sobre quién debe transmitir en esa banda usando determinadas zonas de frecuencia.
Actualmente, algunas de estas frecuencias están siendo muy utilizadas por otros dispositivos como teléfonos inalámbricos, puertas de garaje automáticas, sensores remotos y microondas, por lo que las redes inalámbricas que operan en estas bandas deben ser diseñadas para trabajar bajo interferencias considerables. Por ello, se utiliza una tecnología desarrollada en los años cuarenta para proteger las comunicaciones militares.
Su funcionamiento consiste en tomar una señal de banda convencional y distribuir su energía en un dominio más amplio de frecuencias. Así, la densidad promedio de energía es menor en el espectro equivalente de la señal original. En aplicaciones militares, se reducía la densidad de energía por debajo del nivel de ruido ambiental, de forma que la señal no era detectable. Esta técnica aplicada a las redes inalámbricas permite que la señal sea transmitida y recibida con un mínimo de interferencias.

Existen dos técnicas de modulación cuando se hace uso de la técnica del espectro disperso:

Salto de frecuencia (FHSS, Frecuency-Hopping Spread Spectrum).
Con esta técnica, los dispositivos receptores y emisores se mueven sincrónicamente manteniendo un patrón predeterminado de forma que saltan de una frecuencia a otra al mismo tiempo y en intervalos de tiempo fijos.
Las frecuencias utilizadas para los saltos y el orden de utilización se denomina patrón de salto (hopping pattern). El tiempo de permanencia en cada frecuencia (dwell time) debe ser muy corto (menor que milisegundos) para evitar interferencias (tanto el dwell time como el hopping pattern están sujetos a restricciones por parte de los organismos de regulación). Este mecanismo, convenientemente sincronizado, actúa como si hubiera un único canal lógico: únicamente aquel receptor sincronizado con el transmisor y que tenga exactamente el mismo código de salto, podrá acceder a las frecuencias correspondientes y extraer la información.
Esta técnica la utilizan los estándares Bluetooth y HomeRF.
Secuencia directa (DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum).
Con esta técnica, la información a transmitir se mezcla con un patrón pseudoaleatorio de bits para extender los datos antes de que se transmitan (el funcionamiento consiste en desplazar la fase de una portadora mediante una secuencia de bits muy rápida, diseñada de forma que aparezcan aproximadamente el mismo número de ceros que de unos. Esta secuencia - un código Barker también llamado código de dispersión o PseudoNoise- se introduce sustituyendo a cada bit de datos y puede ser de dos tipos, según sustituya al cero o al uno lógico). Es decir, cada bit transmitido se modula por medio de la secuencia de bits de código del patrón de referencia (a cada bit de código se le denomina chip.
Una mayor cantidad de chips indica una mayor resistencia a la interferencia.
El IEEE 802.11 establece una secuencia mínima de 11 chips, siendo 100 el óptimo). De esta manera, se extiende la energía de radiofrecuencia por un ancho de banda mayor que el necesario si se transmitiesen únicamente los datos originales. Al igual que con la otra técnica de modulación, únicamente aquel receptor que tenga el mismo código de extensión será capaz de regenerar la información original (aquellos que no posean el código, creerán que se trata de ruido). Esta técnica la utiliza el estándar IEEE 802.11b.

Independientemente de las técnicas de modulación de las señales, la potencia de transmisión es otro aspecto importante en los sistemas de radiofrecuencia. En general, los productos comerciales que utilizan estas tecnologías tienen limitada la fuerza radiada en la antena debido a las normativas existentes (1.000 mW por MHz para EE.UU. 100 mW en Europa y 10 mW para Japón).