REDES INALAMBRICAS

YERSON GARCÍA

REDES INALÁMBRICAS
Una red inalámbrica es, como su nombre lo indica, una red en la que dos o más terminales (por ejemplo, ordenadores portátiles, agendas electrónicas, etc.) se pueden comunicar sin la necesidad de una conexión por cable.Con las redes inalámbricas, un usuario puede mantenerse conectado cuando se desplaza dentro de una determinada área geográfica.


REDES CABLEADAS
Una red cableada conecta dos o más ordenadores mediante un cable. También es posible agregar a la red impresoras y otros dispositivos. Para la conexión es necesario un conmutador (switch), que a menudo viene integrado en el router. Sólo las personas autorizadas tienen acceso a los datos compartidos en la red.




   
                                           

REDES CABLEADAS E INALAMBRICAS imageREDES CABLEADAS E INALAMBRICAS image
1. RED DE ÁREA PERSONAL (PAN)
Hablamos de una red informática de pocos metros, algo parecido a la distancia que necesita el Bluetooth del móvil para intercambiar datos. Son las más básicas y sirven para espacios reducidos, por ejemplo si trabajas en un local de una sola planta con un par de ordenadores.
Las redes PAN pueden serte útiles si vas a conectar pocos dispositivos que no estén muy lejos entre sí. La opción más habitual, sin embargo, para aumentar el radio de cobertura y para evitar la instalación de cablea estructurado, suele ser la compra de un router y la instalación de una red de área local inalámbrica.

2. RED DE ÁREA LOCAL (LAN).
Es la que todos conocemos y la que suele instalarse en la mayoría de las empresas, tanto si se trata de un edificio completo como de un local. Permite conectar ordenadores, impresoras, escáneres, fotocopiadoras y otros muchos periféricos entre sí para que puedas intercambiar datos y órdenes desde los diferentes nodos de la oficina.Las redes LAN pueden abarcar desde los 200 metros hasta 1 kilómetro de cobertura.

3. RED DE ÁREA DE CAMPUS (CAN).
Vale, supongamos que tenemos varios edificios en los que queremos montar una red inalámbrica. ¿Qué pasa si el área de cobertura debe ser mayor a los 1000 metros cuadrados? Y no lo digo sólo por las universidades; las instalaciones de los parques tecnológicos, recintos feriales y naves comerciales pueden superar perfectamente esa superficie. En tal caso, tenemos las redes CAN. Habría varias redes de área local instaladas en áreas específicas, pero a su vez todas ellas estarían interconectadas, para que se puedan intercambiar datos entre sí de manera rápida, o pueda haber conexión a Internet en todo el campus.

4. RED DE ÁREA METROPOLITANA (MAN)
Mucho más amplias que las anteriores, abarcan espacios metropolitanos mucho más grandes. Son las que suelen utilizarse cuando las administraciones públicas deciden crear zonas Wifi en grandes espacios. También es toda la infraestructura de cables de un operador de telecomunicaciones para el despliegue de redes de fibra óptica. Una red MAN suele conectar las diversas LAN que hay en un espacio de unos 50 kilómetros.

5. RED DE ÁREA AMPLIA (WAN)
Son las que suelen desplegar las empresas proveedoras de Internetpara cubrir las necesidades de conexión de redes de una zona muy amplia, como una ciudad o país.

6. RED DE ÁREA DE ALMACENAMIENTO (SAN)
Es una red propia para las empresas que trabajan con servidores y no quieren perder rendimiento en el tráfico de usuario, ya que manejan una enorme cantidad de datos. Suelen utilizarlo mucho las empresas tecnológicas. En Cisco te cuentan las ventajas de una red SAN.

7. RED DE ÁREA LOCAL VIRTUAL (VLAN)
Las redes de las que hablamos normalmente se conectan de forma física. Las redes VLAN se encadenan de forma lógica (mediante protocolos, puertos, etc.), reduciendo el tráfico de red y mejorando la seguridad. Si una empresa tiene varios departamentos y quieres que funcionen con una red separada, la red VLAN.
La topología de red se define como la cadena de comunicación usada por los nodos que conforman una red para comunicarse. Un ejemplo claro de esto es la topología de árbol, la cual es llamada así por su apariencia estética, por la cual puede comenzar con la inserción del servicio de internet desde el proveedor, pasando por el router, luego por un switch y este deriva a otro switch u otro router o sencillamente a los hosts (estaciones de trabajo), el resultado de esto es una red con apariencia de árbol porque desde el primer router que se tiene se ramifica la distribución de internet dando lugar a la creación de nuevas redes o subredes tanto internas como externas. Además de la topología estética, se puede dar una topología lógica a la red y eso dependerá de lo que se necesite en elmomento.

Entre los principales tipos de Topologías físicas tenemos:

  • Topología de BUS / Linear Bus : Red en topología de bus.Una red en bus es aquella topología que se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre sí.




  • Topología de Estrella / Star : Una red en estrella es una red de computadoras donde las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se hacen necesariamente a través de ese punto (conmutador, repetidor o concentrador). Los dispositivos no están directamente conectados entre sí, además de que no se permite tanto tráfico de información. Dada su transmisión, una red en estrella activa tiene un nodo central “activo” que normalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco. Se utiliza sobre todo para redes locales (LAN). La mayoría de las redes de área local que tienen un conmutador (switch) o un concentrador (hub) siguen esta topología. El punto o nodo central en estas sería el switch o el hub, por el que pasan todos los paquetes de usuarios. 

Red en topología de estrella.


  • Topología de Arbol / Tree : La red en árbol es una topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un concentrador central. En cambio, tiene un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos. Es una variación de la red en bus, el fallo de un nodo no implica una interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones.

Red en topología de árbol 


  • Topología en Anillo / Ring : Una red en anillo es una topología de red en la que cada estación tiene una única conexión de entrada y otra de salida de anillo. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de traductor, pasando la señal a la siguiente estación.En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evitan eventuales pérdidas de información debidas a colisiones.
    En un anillo doble (Token Ring), dos anillos permiten que los datos se envíen en ambas direcciones (Token passing). Esta configuración crea redundancia (tolerancia a fallos).




TOPOLOGIA DE REDES image
La mayoría de los conjuntos de protocolos de red se estructuran en capas. La Organización Internacional para la Estandarización (ISO) ha diseñado el modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) que utiliza capas estructuradas. El modelo OSI describe una estructura con siete capas para las actividades de red. Cada capa tiene asociados uno o más protocolos. Las capas representan las operaciones de transferencia de datos comunes a todos los tipos de transferencias de datos entre las redes de cooperación.
El modelo OSI enumera las capas de protocolos desde la superior (capa 7) hasta la inferior (capa 1). La tabla siguiente muestra el modelo.

Nº de    Nombre de          Descripción
capa         capa

7             Aplicación     Se compone de los servicios y aplicaciones de comunicación estándar que puede utilizar todo el mundo. 
PresentaciónSe asegura de que la información se transfiera al sistema receptor de un modo comprensible para el sistema. 
SesiónAdministra las conexiones y terminaciones entre los sistemas que cooperan. 
TransporteAdministra la transferencia de datos. Asimismo, garantiza que los datos recibidos sean idénticos a los transmitidos. 
RedAdministra las direcciones de datos y la transferencia entre redes. 
Vínculo de datosAdministra la transferencia de datos en el medio de red. 
FísicaDefine las características del hardware de red. 

El modelo de referencia OSI define las operaciones conceptuales que no son exclusivas de un conjunto de protocolos de red particular. Por ejemplo, el conjunto de protocolos de red OSI implementa las siete capas del modelo OSI. TCP/IP utiliza algunas de las capas del modelo OSI. TCP/IP también combina otras capas. Otros protocolos de red, como SNA, agregan una octava capa.

Los medios de transmisión son las vías por las cuales se comunican los datos. Dependiendo de la forma de conducir la señal a través del medio o soporte físico, se pueden clasificar en dos grandes grupos:

Medios de transmisión guiados

Los medios de transmisión guiados están constituidos por cables que se encargan de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro. Las principales características de los medios guiados son el tipo de conductor utilizado, la velocidad máxima de transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entre repetidores, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, la facilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de nivel de enlace. Dentro de los medios de transmisión guiados, los más utilizados en el campo de las telecomunicaciones y la ínter conexión de computadoras son tres:

Cable de par trenzado: Consiste en un par de hilos de cobre conductores cruzados entre sí, con el objetivo de reducir el ruido de diafonía. A mayor número de cruces por unidad de longitud, mejor comportamiento ante el problema de diafonía. Existen dos tipos de par trenzado: sin blindaje y blindado.

  • Cable de par trenzado sin blindaje (UTP): El cable de par trenzado sin blindaje (UTP, Unshieled Twisted Pair) es el tipo más frecuente de medio de comunicación. Está formado por dos conductores, habitualmente de cobre, cada uno con su aislamiento de plástico de color, el aislamiento tiene un color asignado para su identificación, tanto para identificar los hilos específicos de un cable como para indicar qué cables pertenecen a un par dentro de un manojo.



  • Cable de par trenzado blindado (STP): El cable de par trenzado blindado (STP, Shieled Twister Pair) tiene una funda de metal o un recubrimiento de malla entrelazada que rodea cada par de conductores aislados. Esa carcasa de metal evita que penetre el ruido electromagnético y elimina un fenómeno denominado interferencia, que es el efecto indeseado de un canal sobre otro canal. El STP tiene las mismas consideraciones de calidad y usa los mismos conectores que el UTP, pero es necesario conectar el blindaje a tierra.


Cable coaxial: El cable coaxial transporta señales con rango de frecuencias más altos que los cables de pares trenzados. El cable coaxial tiene un núcleo conductor central formado por un hilo sólido o enfilado, habitualmente de cobre, recubierto por un aislante e material dieléctrico que, a su vez, está recubierto de una hoja exterior de metal conductor, malla o una combinación de ambos, también habitualmente de cobre. La cubierta metálica exterior sirve como blindaje contra el ruido y como un segundo conductor. Este conductor está recubierto por un escudo aislante, y todo el cable por una cubierta de plástico.




Fibra óptica: La fibra óptica es un enlace hecho con un hilo muy fino de material transparente de pequeño diámetro y recubierto de un material opaco que evita que la luz se disipe. Por el núcleo, generalmente de vidrio o plásticos, se envían pulsos de luz, no eléctricos.




Medios de transmisión no guiados

Los medios no guiados o comunicación sin cable transportan ondas electromagnéticas sin usar un conductor físico, sino que se radian a través del aire, por lo que están disponibles para cualquiera que tenga un dispositivo capaz de aceptarlas. En este tipo de medios tanto la transmisión como la recepción de información se lleva a cabo mediante antenas.
La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional.
En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas. En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones, pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional.Según el rango de frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en tres tipos:



Ondas de radio: Las ondas de radio utilizan cinco tipo de propagación: superficie, troposférica, ionosférica, línea de visión y espacio. Cada una de ellas se diferencia por la forma en que las ondas del emisor llegan al receptor, siguiendo la curvatura de la tierra (superficie), reflejo en la troposfera (troposférica), reflejo en la ionosfera (ionosférica), viéndose una antena a otra (línea de visión) o siendo retransmitidas por satélite (espacio).



Microondas: En un sistema de microondas se usa el espacio aéreo como medio físico de transmisión. La información se transmite en forma digital a través de ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden direccionarse múltiples canales a múltiples estaciones dentro de un enlace dado, o pueden establecer enlaces punto a punto. Las estaciones consisten en una antena tipo plato y de circuitos que interconectan la antena con la terminal del usuario.


Microondas terrestres: Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.


Microondas satelitales: El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.


Infrarrojo: Las redes por infrarrojos nos permiten la comunicación entre dos modos, usando una serie de leds infrarrojos para ello. Se trata de emisores/receptores de las ondas infrarrojas entre ambos dispositivos, cada dispositivo necesita al otro para realizar la comunicación por ello es escasa su utilización a gran escala.
Repeater (Repetidor)
Es un dispositivo electrónico que conecta dos segmentos de una misma red, transfiriendo el tráfico de uno a otro extremo, bien por cable o inalámbrico. Los segmento de red son limitados en su longitud, si es por cable, generalmente no superan los 100 M., debido a la perdida de señal y la generación de ruido en las líneas. Con un repetidor se puede evitar el problema de la longitud, ya que reconstruye la señal eliminando los ruidos y la transmite de un segmento al otro. En la actualidad los repetidores se han vuelto muy populares a nivel de redes inalámbricas o WIFI. El Repetidor amplifica la señal de la red LAN inalámbrica desde el router al ordenador. Un Receptor, por tanto, actúa sólo en el nivel físico o capa 1 del modelo OSI.
Bridge (Puente)
Como los repetidores y los hub, permiten conectar dos segmentos de red, pero a diferencia de ellos, seleccionan el tráfico que pasa de un segmento a otro, de forma tal que sólo el tráfico que parte de un dispositivo (Router, Ordenador o Gateway) de un segmento y que va al otro segmento se transmite a través del bridge. Con un Bridge, se puede reducir notablemente el tráfico de los distintos segmentos conectados a él. Los Bridge actúan a nivel físico y de enlace de datos del modelo OSI en Capa 2. A nivel de enlace el Bridge comprueba la dirección de destino y hace copia hacia el otro segmento si allí se encuentra la estación de destino. La principal diferencia de un receptor y hub es que éstos hacen pasar todas las tramas que llegan al segmento, independientemente de que se encuentre o no allí el dispositivo de destino.
 
Un SWITCH 
Es un puente. Cuando hablamos de un Switch lo haremos refiriéndonos a uno de nivel 2, es decir, perteneciente a la capa Enlace de Datos. Normalmente un switch de este tipo no tiene ningún tipo de gestión, es decir, no se puede acceder a él. Sólo algunos switch tienen algún tipo de gestión pero suele ser algo muy simple.El SWITCH conoce los ordenadores que tiene conectados a cada uno de sus puertos (enchufes). Cuando en la especificación del un switch leemos algo como 8k MAC address table se refiere a la memoria que el switch destina a almacenar las direcciones. Un switch cuando se enchufa no conoce las direcciones de los ordenadores de sus puertos, las aprende a medida que circula información a través de él. Con 8k hay más que suficiente. Por cierto, cuando un switch no conoce la dirección MAC(son direcciones unicas e irrepetibles atraves de estas se puede localizar tu ordenador) de destino envía la trama por todos sus puertos, al igual que un HUB Flooding, inundación). Cuando hay más de un ordenador conectado a un puerto de un switch este aprende sus direcciones MAC y cuando se envían información entre ellos no la propaga al resto de la red, a esto se llama filtrado.El tráfico entre A y B no llega a C. Como decía, esto es el filtrado. Las colisiones que se producen entre A y B tampoco afectan a C. A cada parte de una red separada por un switch se le llama segmento.
 Un HUB
tal como dice su nombre es un concentrador. Simplemente une conexiones y no altera las tramas que le llegan. Para entender como funciona veamos paso a paso lo que sucede aproximadamente) cuando llega una trama.Un HUB es un dispositivo simple, esto influye en dos características. El precio es más barato. En cuanto al retardo, un HUB prácticamente no añade ningún retardo a los mensajes.Un HUB funciona a la velocidad del dispositivo más lento de la red. Si observamos cómo funciona vemos que el HUB no tiene capacidad de almacenar nada. Por lo tanto si un ordenador que emite a 100 megabit le trasmitiera a otro de 10 megabit algo se perdería el mensaje. En el caso del ADSL los routers suelen funcionar a 10 megabit, si lo conectamos a nuestra red casera, toda la red funcionará a 10, aunque nuestras tarjetas sean 10/100.El HUB envía información a ordenadores que no están interesados. A este nivel sólo hay un destinatario de la información, pero para asegurarse de que la recibe el HUB envía la información a todos los ordenadores que están conectados a él, así seguro que acierta.Enrutador, encaminador. Dispositivo de hardware o software para interconexión de redes de computadoras que opera en la capa tres (nivel de red) del modelo OSI.
 Router 
Interconecta segmentos de red o redes enteras. Hace pasar paquetes de datos entre redes tomando como base la información de la capa de red.El router toma decisiones basadas en diversos parámetros con respecto a la mejor ruta para el envío de datos a través de una red interconectada y luego redirige los paquetes hacia el segmento y el puerto de salida adecuados. Sus decisiones se basan en diversos parámetros. Una de las más importantes es decidir la dirección de la red hacia la que va destinado el paquete (En el caso del protocolo IP esta sería la dirección IP). Otras decisiones son la carga de tráfico de red en las distintas interfaces de red del router y establecer la velocidad de cada uno de ellos, dependiendo del protocolo que se utilice.A pesar de que tradicionalmente los routers solían tratar con redes fijas (Ethernet, ADSL, RDSI…), en los últimos tiempos han comenzado a aparecer routers que permiten realizar una interfaz entre redes fijas y móviles (Wi-Fi, GPRS, Edge, UMTS, WiMAX).  
Gateway
Se podría decir que un gateway, o puerta de enlace, es un router que conecta dos redes. La dirección IP De un gateway (o puerta de enlace) a menudo se parece a 192.168.1.1 o 192.168.0.1 y utiliza Algunos rangos predefinidos, 127.x.x.x, 10.x.x.x, 172.x.x.x, 192.x.x.x, que engloban o se reservan a las redes locales (véase red local). Además se debe notar que necesariamente un equipo que haga de puerta de enlace en una red, debe tener 2 tarjetas de red.

Brouters
Como sugiere el nombre, un bruoter (bridge/router) es un conector que ayuda a transferir la información entre redes y que combina simultáneamente las funciones de bridge y router, y que elige “la mejor solución de los dos”.
Los Brouters trabajan como router con los protocolos encaminables y como bridge con los que no lo son. Tratan estas funciones independientemente y proporcionan soporte de hardware para ambos.
Un brouter puede chequear primero si la red soporta el protocolo usado por el paquete que recibe y, si no lo hace, en lugar de descartar el paquete, lo reenvía usando información de direcciones físicas.
Los brouters pueden encaminar uno o varios protocolos, como TCP/IP y XNS, y puentear todo el tráfico restante.
Los brouters pueden:
  • Encaminar protocolos encaminables seleccionados.
  • Actuar de bridge entre protocolos no encaminables.
  • Proporcionar un mejor coste y gestión de interconexión que el que proporcionan los bridges y routers por separado.
Ventajas e inconvenientes de los bridge/routers
Brouters ofrecen todas las ventajas de los routers para protocolos de router, y todas aquellas de los bridges para protocolos de bridge.
Pensando que ellos son los sistemas más complejos de instalar, proporcionan el más alto grado de flexibilidad, lo que los hace ideales para rápidos cambios o expansiones de la red.
El modelo OSI describe las comunicaciones de red ideales con una familia de protocolos. TCP/IP no se corresponde directamente con este modelo. TCP/IP combina varias capas OSI en una única capa, o no utiliza determinadas capas. La tabla siguiente muestra las capas de la implementación de Oracle Solaris de TCP/IP. La tabla enumera las capas desde la capa superior (aplicación) hasta la capa inferior (red física).
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Ref. OSI Nº        Equivalente de                     Capa                Ejemplos de protocolos TCP/IP 
 de capa                 capa OSI                          TCP/IP 
5,6,7                 Aplicación, sesión, presentación AplicaciónNFS, NIS, DNS, LDAP, telnet, ftp, rlogin, rsh, rcp, RIP, RDISC, SNMP y otros.
Transporte  TransporteTCP, UDP, SCTP 
Red InternetIPv4, IPv6, ARP, ICMP 
Vínculo de datos Vínculo de datosPPP, IEEE 802.2 
Física Red físicaEthernet (IEEE 802.3), Token Ring, RS-232, FDDI y otros.  

La tabla muestra las capas de protocolo TCP/IP y los equivalentes del modelo OSI. También se muestran ejemplos de los protocolos disponibles en cada nivel de la pila del protocolo TCP/IP. Cada sistema que participa en una transacción de comunicación ejecuta una única implementación de la pila del protocolo.

Capa de red física
La capa de red física especifica las características del hardware que se utilizará para la red. Por ejemplo, la capa de red física especifica las características físicas del medio de comunicaciones. La capa física de TCP/IP describe los estándares de hardware como IEEE 802.3, la especificación del medio de red Ethernet, y RS-232, la especificación para los conectores estándar.

Capa de vínculo de datos
La capa de vínculo de datos identifica el tipo de protocolo de red del paquete, en este caso TCP/IP. La capa de vínculo de datos proporciona también control de errores y estructuras. Algunos ejemplos de protocolos de capa de vínculo de datos son las estructuras Ethernet IEEE 802.2 y Protocolo punto a punto (PPP).

Capa de Internet
La capa de Internet, también conocida como capa de red o capa IP, acepta y transfiere paquetes para la red. Esta capa incluye el potente Protocolo de Internet (IP), el protocolo de resolución de direcciones (ARP) y el protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP).
  • Bluetooth : Es una especificación industrial para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPAN) creado por Bluetooth Special Interest Group, Inc. que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de los 2.4 GHz.
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  • 3G : Es la abreviación de tercera generación de transmisión de voz y datos a través de telefonía móvil mediante UMTS (Universal Mobile Telecommunications System o servicio universal de telecomunicaciones móviles).

  • WiFi : Es una tecnología que permite la interconexión inalámbrica de dispositivos electrónicos. Los dispositivos habilitados con wifi (tales como computadoras personales, teléfonos, televisores, videoconsolas, reproductores de música...) pueden conectarse entre sí o a internet a través de un punto de acceso de red inalámbrica.
  • WiMAX :  Es una normade transmisión de datos que utiliza las ondas de radio en las frecuencias de 2,5 a 5,8 GHz y puede tener una cobertura hasta de 70 km.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. El estándar que define esta tecnología es el IEEE 802.16MAN. 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).
  • Red por radio : Es aquella red inalámbrica que emplea la radiofrecuencia como medio de transmisión de las diversas estaciones de la red. Es un tipo de red usada en distintas empresas dedicadas al soporte de redes en situaciones difíciles para el establecimiento de cableado, como es el caso de edificios antiguos no pensados para la ubicación de los diversos equipos componentes de una red de computadoras.

  • UWB : Es una tecnología en el rango de las PAN (personal area network). Permite paquetes de información muy grandes (480 Mbits/s) conseguidos en distancias cortas, de unos pocos metros. Los dispositivos USB inalámbricos actuales se implementan con UWB.
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