Redes LAN inalámbricas: WaveLAN, Altair y ARLAN

octubre 12, 2020 on 9:40 am | In colección, hist. informática, hist. telecomunicaciones, telecomunicaciones | No Comments

Adolfo García Yagüe | El establecimiento de las bandas ISM sobre ciertas porciones del espectro radio fue un terremoto que no dejó indiferente a casi nadie. Este movimiento sísmico zarandeó el mercado y agitó los cimientos de muchas empresas en su intento por posicionarse en esta novedosa oportunidad. Por ejemplo, NCR intuía el potencial que podían ofrecer las redes inalámbricas a su negocio tradicional, que era (y es) el de los puntos de venta o POS de los supermercados. Otros, como Telxon, llegaron a la conclusión de que las comunicaciones RF (radiofrecuencia) apenas tenían que ver con la lectura de códigos de barras por eso, en 1994, escindieron su expertise en radio en una nueva compañía llamada Aironet. Otro ejemplo era el de Motorola que, conscientes de su sabiduría en el mundo de la radiofrecuencia, decidieron alejarse de lo que otros competidores hacían mientras que a ambos lado del Atlántico se empujaba hacia una estandarización. Incluso, en el colmo de esta agitación del mercado, había quién apostaba por una comunicación a distancia mediante rayos infrarrojos.

NCR WaveLAN
Muchos de vosotros conocéis que NCR (National Cash Register) es una de las firmas más antiguas de este sector. Fue fundada en el siglo XIX por John Henry Patterson (1844-1922) y por allí pasó gente tan carismática como Thomas Watson (1874–1956) de IBM. Aunque NCR ha jugado en todas las posiciones del mundo de las IT (tecnologías de la información), siempre ha mantenido una posición de liderazgo en las soluciones relacionadas con formas de pago: desde lectores bancarios de cheques y cajeros automáticos hasta cajas registradoras o terminales puntos de venta (TPV). En los ’80 venía investigando en las capacidades de la comunicación infrarroja porque, como podéis intuir, en las grandes superficies no siempre es fácil, rápido ni barato llevar un cable de datos a un determinado punto del centro comercial para ubicar un TPV. Por esta razón, cuando en 1985 se establecieron las bandas ISM, la tecnología radio llamó su atención y empezaron a indagar en sus posibilidades.

NCR contaba con un Centro de Ingeniería en Nieuwegein, una pequeña ciudad a las afueras de Utrecht, Holanda, donde principalmente se trabajaba en la adaptación de sus soluciones al mercado europeo. Allí estaba empleado Bruce Tuch, un americano afincado en Holanda con gran experiencia en radiofrecuencia tras su paso por Philips. Bruce y su colegas holandeses empezaron a investigar en las posibilidades de ISM y en 1987 construyeron un prototipo que permitía la comunicación inalámbrica a 100Kbits por segundo, y al año siguiente hicieron otro cuyo ancho de banda alcanzaba los 500Kbits/s. Aun siendo un gran salto, aquello no era suficiente para una caja registradora que, en esencia, era un ordenador compatible IBM PC donde ya era común la comunicación Ethernet LAN a 10Mbps. En este sentido, NCR estableció un mínimo de 1Mbps de ancho de banda para considerar el lanzamiento de un producto comercial.

El reto era grande. Como hemos visto en el artículo anterior, para velocidades del orden de miles de bits por segundo de las comunicaciones RS-232 o RS-485, era factible aplicar los mecanismos habituales de Spread Spectrum. En cambio, con cualquiera de estas técnicas de espectro ensanchado, era complejo y costoso ofrecer un ancho de banda de 1Mbps. Pensemos que en la técnica DSSS emisor y receptor comparten un código binario (Código Chip) con el que se realiza una operación -por ejemplo un XOR– sobre cada bit del mensaje. Por esta razón, un bit que se desea enviar se convertirá en una cadena de bits antes de ser transmitidos por radio. Este ensanchamiento del mensaje hace que la comunicación cuente más robustez frente a interferencias, refiriéndonos a esta como ganancia de procesado. En FHSS, la otra técnica de Spread Spectrum, emisor y receptor acuerdan varias frecuencias por las que “saltarán” y enviarán pequeños fragmentos del mensaje. Así, en ambos casos, si se desconoce el código chip o las frecuencias de salto, resulta difícil entender el mensaje por alguien que intercepte la comunicación.

Ante este muro infranqueable, en 1988 Bruce Tuch viajó a Washington y planteó a la FCC la cuestión sobre cómo interpretar las reglas de Spread Spectrum y la longitud mínima que tenía que tener el código chip pues, a mayor longitud de este, más complejidad en la electrónica de proceso y menos ancho de banda. Bruce quedo sorprendido cuando FCC le confirmó que con una longitud de 10 bits era suficiente. Aquella respuesta despejó el camino y, al llegar a Holanda, su compañero Hans van Driest ya tenía implementado un chip de 11 bits de longitud llamado Secuencia Barker (+1, –1, +1, +1, –1, +1, +1, +1, –1, –1, –1).

Aplicando las técnicas de espectro ensanchado DSSS descritas y la modulación DQPSK (Differential Quadrature Phase-Shift Keying) en la banda ISM de 902-928MHz, NCR logró un ancho de banda cercano a los 2Mbps. Este nivel físico necesitaba de un nivel MAC (o de acceso al medio) capaz de detectar la portadora de otra estación y así evitar la colisión que se produce cuando varios equipos simultanean su comunicación. Para este fin adaptó el funcionamiento del procesador Ethernet N82586 de Intel para que, en lugar de CSMA/CD (escucha portadora y detecta colisión), funcionara como CSMA/CA (escucha portadora y evita colisión) junto con el envío de unos mensajes de acuse de recibo desde el receptor. De esta forma, además de beneficiarse de un chip comercial y acelerar el desarrollo de una solución inalámbrica, Tuch y su equipo se acercaban a lo que ya se venía haciendo en el estándar Ethernet.

En 1990 NCR lanzó al mercado WaveLAN, un adaptador inalámbrico en 902 a 928MHz compatible con el IBM PC. Como hemos visto en otros textos, trabajar en esta banda ISM abarataba el diseño electrónico pero ofrecía menor capacidad, sin olvidar que estos productos no eran compatibles con el plan de frecuencias europeo. Por estas razones, al año siguiente, presentarían una versión para trabajar en 2,4GHz. Las WaveLAN eran tarjetas que se insertaban en un ordenador normal y eran compatibles NDIS (Network Driver Interface Specification), es decir incluían drivers para ser usadas por sistemas operativos de red como Netware o LAN Manager. Además estos adaptadores, al igual que las tarjetas de Ethernet y Token Ring, disponían de un zócalo donde instalar una ROM con un programa de autoarranque para redes Netware. Así mismo, con WaveLAN, NCR ya fue consciente de las vulnerabilidades de la comunicación inalámbrica e incluyó, como opción de ampliación, la posibilidad de instalar un chip para el cifrado DES de 56 bits a través de la configuración de una clave o Network ID.

En 1991 NCR fue comprada por AT&T pero la historia del equipo de Nieuwegein no acaba aquí y continuó con su participación en el desarrollo del estándar 802.11 en representación de Lucent Technologies.

Motorola y las LAN inalámbrica
Escribir sobre las comunicaciones radio y no mencionar a Motorola es difícil. Esta compañía se fundó en Chicago en 1928 como Galvin Manufacturing Corporation y paso a llamarse -dos años después- Motorola para ser identificada con su producto estrella, un autorradio (Motor + Victrola). Esta especialización en el campo de la radiofrecuencia fue clave para que en los años 40 suministrara al ejército americano el famoso Walkie Talkie SCR-536. De esta época también es el radioteléfono Handie-Talkie FHTRU-1A. Los buscapersonas, la telefonía móvil celular o la red de satélites Iridium llevan el sello de Motorola, por no hablar de sus avances en semiconductores. Con semejante currículo ¿Cómo no iba a desarrollar una solución inalámbrica para las LAN?

Altair (comercializado como Rialta en el mercado español) fue un producto que se alejó del planteamiento seguido por NCR y otros fabricantes que, como hemos comentado, eran prácticos y cercanos a las normas de la FCC. Motorola, en lugar de seguir estas recomendaciones de uso de las bandas ISM, consideró que no merecía la pena trabajar con espectro ensanchado y optaron por las frecuencias de 18 y 19GHz… Para evitar trámites al usuario final y facilitar la adopción de este producto, Motorola tuvo que obtener una autorización para vender Altair en cada país y el usuario tenía que rellenar un formulario de registro, ya que el uso de estas frecuencias no es libre. La realidad era que en 18 o 19GHz la penetración radio es muy baja y un simple tabique representa un obstáculo insalvable. Por eso, en el marketing de la época, Motorola hablaba del uso en oficinas con espacios abiertos y recomendaba que existiese visibilidad directa entre equipos Altair.

El Altair de Motorola se asemeja a un Bridge donde uno de sus puertos es radio y el otro Ethernet. Esto significa que estaba pensado para ser conectado a un segmento Ethernet y trabajaba a nivel trama, sin importar el tráfico cursado: NetBIOS, Novell IPX, SNA o TCP/IP. Esto, a priori, es una ventaja que permite ser agnóstico a lo que viaja por el cable. No obstante, poco a poco, TCP/IP iba ganando protagonismo en redes donde era necesario establecer una jerárquica separando con routers las diferentes LANs. Por esta razón, la tendencia era ir migrando hacia TCP/IP desde otros protocolos de red, bien con técnicas de encapsulado o directamente. Además, otra de las señales que se aprecian con claridad en los ’90 es el auge de Internet e IP. Dejando a un lado frecuencias y protocolos de red, la topología de una solución Altair consistía en una máquina central denominada Control Module cuyo coste era de 3.995 dólares y al que se conectaban por radio diferentes User Module a un precio de 3.495 dólares por unidad. Un precio desorbitado en 1991 -y a día de hoy- para la mayoría de las empresas teniendo en cuenta, además, que el throughput de una comunicación no superaba los 2Mbps y la instalación de estos equipos tenía numerosos condicionantes relacionados con las frecuencias usadas y su propagación.

Con estas líneas dedicadas a Motorola Altair solo pretendía ilustrar como las redes LAN inalámbricas despertaron iniciativas arriesgadas y el coste que supone desarrollar productos de espaldas al mercado, guiándote solo por el nivel de sofisticación técnica al que puedes aspirar. Así, Altair, fue descontinuado hacia el ‘93-‘94 y Motorola se enroló en 1996 en el consocio Wireless LAN Interoperability Forum (WLIF) que promovía la adopción de la tecnología OpenAir (RangeLAN2) de Proxim.

Aironet ARLAN y la movilidad
Para conocer el origen de Aironet (1994) hay que mirar a Telxon (1974) y antes, incluso, a Telesystems SLW (1986) y Marconi Wireless (fundada a principios del XX). Ahí es donde empieza esta historia, cuando empleados de la Marconi canadiense deciden montar Telesystems. Aironet, además de por sus productos y sus aportaciones al estándar IEEE 802.11, será recordada por haber sido absorbida en 1999 por Cisco Systems, convirtiéndose así en el inicio inalámbrico de esta compañía.

En los párrafos anteriores hemos visto diferentes enfoques para abordar las LAN inalámbricas y si NCR planteaba un modelo descentralizado basado en sus tarjetas WaveLAN, Motorola se decantaba por una topología centralizada donde un Altair Control Module ejercía de controlador de la red inalámbrica. Ambos enfoques tienen pros y contras pero es cierto que en una red local los recursos suelen estar en un lugar central y es recomendable que todo el tráfico pase por ahí pero, a la vez, es acertado que este equipo no regule “la libertad” de cada participante en la red para hablar y usar el medio (aunque, nadie le escuche). Esto nos hace pensar en un punto de acceso que hace de intermediario o bridge con los recursos y hacia el que todas las estaciones son libres para dirigir su tráfico. Cuando hablamos de recursos podemos pensar en la asignación de direcciones IP que hace un DHCP, los servidores o la salida a Internet.

El ARLAN 630 y fue uno de estos primeros puntos de acceso que comercializó Aironet para las bandas ISM de 900MHz y 2,4GHz. Operaban en DSSS y ya estaban cerca de la norma 802.11 pero, por ejemplo, carecía de mecanismos de cifrado y el único sistema de seguridad se basaba en el establecimiento de filtros que impedían que ciertas estaciones y protocolos pudiesen cruzar a través de él es decir, un AAA muy básico (Authentication, Authorization and Accounting).

En el lado de los usuarios, Aironet y otros fabricantes se dieron cuenta que carecía de sentido seguir promoviendo adaptadores ISA y PCI para LANs inalámbricas dirigidos a equipos de sobremesa que, normalmente, no se mueven y son conectados por cable, sin obviar que el uso de ordenadores portátiles y el término “movilidad” empezaba a ser una realidad para muchas empresas. Por este motivo, Aironet intensificó sus esfuerzos en integrar toda la electrónica y la antena en una tarjeta PCMCIA insertable en un portátil. El formato PCMCIA y más tarde PC Card, fue concebido a principios de los ‘90 para utilizar tarjetas de memoria con un tamaño similar al de una tarjeta de crédito. Unos años después esta norma se fue ampliando para permitir la conexión de tarjetas de red, módems y otros periféricos que necesitaban un interfaz de alta velocidad. Así, bajo este formato, aparecieron unos cuantos productos que desdoblaban en dos elementos la solución: una tarjeta PCMCIA donde residía todo el proceso y tratamiento de datos conectada a una pequeña unidad externa donde residía la parte de radiofrecuencia junto a su antena.

Mientras aproximaciones como las citadas en esta líneas llegaban al mercado, varios fabricantes trabajaban para intentar consensuar una norma que unificara los diferentes planteamientos y así conseguir la interoperabilidad entre ellos. Como se comentará en el próximo texto, de estas iniciativas destaca IEEE 802.11, pero es necesario recordar que coincidió en el tiempo con otras como HIPERLAN, HomeRF y OpenAir (continuará).

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