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UNIVERSIDAD DE CHILE~1\1 FACULTAD DE CIENCIAS FíSICAS Y MATEMÁTICAS~ DEPARTAMENTODE INGENIERíA ELÉCTRICA

DISEÑO E IMPlEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DEPLATAFORMA WI-FI PARA lA MUNICIPALIDAD DE

PEÑALOlEN

\..-/

MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL ELECTRICISTA

JORGE ANDRÉS lEPILEO SORIANO

PROFESOR GUíA:NICOLÁS BELTRÁN MATURANA

MIEMBROS DE LA COMISiÓN:HÉCTORAGUSTO ALEGRíALUIS BUSTAMANTE LAZO

SANTIAGO DE CHILEENERO, 2007

iv

Índice

CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 1

1.1. OBJETIVOS. 3 1.2. ALCANCES DE LA MEMORIA. 4 1.3. ESTRUCTURA DE LA MEMORIA. 4

CAPÍTULO 2 ANTECEDENTES. 6

2.1. TECNOLOGÍA INALÁMBRICA: GENERALIDADES. 6 2.1.1. Historia. 6 2.1.2. Tipos de tecnologías y normas inalámbricas. 8

2.2. MANEJO DE ENLACES INALÁMBRICOS. 10 2.2.1. Tipos de enlaces inalámbricos. 11 2.2.2. Estudio de enlaces inalámbricos en radiofrecuencia. 13 2.2.3. Tipos de Antenas 15 2.2.4. Modulación. 17

2.3. WLAN’S Y EL ESTÁNDAR 802.11. 19 2.3.1. Historia del desarrollo Wi-Fi 20 2.3.2. Componentes de la arquitectura 802.11. 22 2.3.3. Seguridad: privacidad y AAA. 24 2.3.4. Normas 802.11 27

CAPÍTULO 3 METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJO. 31

3.1. METODOLOGÍA. 31 3.2. TRABAJO DE LABORATORIO 33 3.3. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE PILOTO. 35 3.4. SOFTWARE A UTILIZAR. 36 3.5. EQUIPAMIENTO A UTILIZAR. 37 3.6. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MUNICIPALIDAD DE PEÑALOLÉN. 40

CAPÍTULO 4 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO. 42

4.1 DISEÑO DE LA PLATAFORMA INALÁMBRICA. 42 4.1.1. Prueba de establecimiento de conexión y funcionalidades especiales a través del equipo OWS. 42 4.1.2. Conexión de dos nodos OWS y establecimiento de funcionalidades. 49 4.1.3. Diseño de plataforma inalámbrica. 51 4.1.4. Estudio de pérdidas de propagación. 52

4.2 IMPLEMENTACIÓN DE PROTOTIPO. 62 4.2.1. Servicios de Datos. 63

v

4.2.2. Servicios de Voz. 65 4.3 SITUACIÓN ESPECIAL: MUNICIPALIDAD DE PEÑALOLÉN. 68

4.3.1. Antenas a utilizar. 68 4.3.2. Establecimiento de puntos nodales. 68

CAPÍTULO 5 DISCUSIONES. 72

5.1 DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS. 72 5.2 REFERENTE A LAS CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA. 73 5.3 WIMAX. 74 5.4 TRABAJOS FUTUROS. 75

CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES. 77

REFERENCIAS. 79

ANEXOS. 81

A. PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA PROYECTO WIRELESS MESH. 82 B. CARACTERÍSTICAS ESPECIFICAS DEL EQUIPOS OWS 2400. 92 C. METODOLOGÍA DE PROYECTOS INALÁMBRICOS PARA CISCOSYSTEMS. 94 D. ESTIMACIÓN DEL ANCHO DE BANDA UTILIZADO PARA VOIP EN 802.11. 118

vi

Índice de Ilustraciones Figura 2.1: esquema de la comunicación establecida por Loomis y que presentó para la obtención de

la patente [13]. ............................................................................................................................................7

Figura 2.2: Marconi y su telégrafo inalámbrico [18].......................................................................................7

Figura 2.3: ejemplo de enlace Punto a Punto en modo Full Duplex. ...................................................... 11

Figura 2.4: ejemplo de conexión Punto a Multipunto. ............................................................................... 12

Figura 2.5: ejemplo de red Ad-Hoc con 4 nodos........................................................................................ 12

Figura 2.6: esquema de pérdidas totales en un trayecto de radiofrecuencia (ITU-R P.341). ................ 13

Figura 2.7: diagrama de la Zona de Fresnel. ................................................................................................ 15

Figura 2.8: gráfica de ganancia relativa de la antena sectorial de 120º en función del ángulo de

cobertura. ................................................................................................................................................. 16

Figura 2.9: gráfica de ganancia relativa de la antena directiva en función del ángulo de cobertura..... 16

Figura 2.10: proceso de ensanchamiento de espectro. ............................................................................... 17

Figura 2.11: división de frecuencias en DSSS [18] ...................................................................................... 18

Figura 2.12: esquema de una LAN. ............................................................................................................... 19

Figura 2.13: esquema de comunicación en protocolo MACA. ................................................................. 20

Figura 2.14: modelo de acceso de las distintas normas IEEE 802. .......................................................... 22

Figura 2.15: BSS con tres estaciones asociadas............................................................................................ 22

Figura 2.16: ejemplo de comunicación entre dos dispositivos por topología Ad-Hoc. .......................... 23

Figura 2.17: esquema de un ESS.................................................................................................................... 23

Figura 2.18: esquema simplificado de autenticación 802.1x. ..................................................................... 26

Figura 3.1: esquema del piloto que se busca implementar. ........................................................................ 31

Figura 3.2: primera maqueta de laboratorio. ................................................................................................ 33

Figura 3.3: maqueta del segundo montaje de laboratorio. ......................................................................... 34

Figura 3.4: Outdoor Wireless System de la marca StrixSystems. ....................................................................... 38

Figura 3.5: IWS de la marca StrixSystems....................................................................................................... 38

vii

Figura 3.6: recuperación de conectividad desde un nodo a otro en una red Mesh. ................................ 39

Figura 3.7: comparativa de sistema de enrutamiento en mallas inalámbricas[17]................................... 40

Figura 3.8: ubicación geográfica de la comuna de Peñalolén. ................................................................... 40

Figura 4.1: primera prueba de laboratorio.................................................................................................... 42

Figura 4.2: página de control de la red inalámbrica a través de web browser. ........................................ 43

Figura 4.3: vista configuración de OWS 2400 vía Telnet........................................................................... 43

Figura 4.4: configuración vía web browser para modo Network Connect ............................................. 46

Figura 4.5: configuración via web browser para modo Client Connect. ................................................. 46

Figura 4.6: pruebas de VLAN’s e IP’s dinámicas. ....................................................................................... 47

Figura 4.7: pruebas de AAA con servidor RADIUS. ................................................................................. 48

Figura 4.8: proceso de autenticación fallido................................................................................................. 48

Figura 4.9: proceso de autenticación correcta.............................................................................................. 49

Figura 4.10: maqueta de conexión de dos nodos OWS. ............................................................................ 50

Figura 4.11: maqueta de servicios de laboratorio. ....................................................................................... 51

Figura 4.12: pérdidas por difracción por obstáculos en enlaces con visibilidad directa [14]. ............... 55

Figura 4.13: sensitividades de recepción de señal para equipo OWS 2400 [16]. .................................... 56

Figura 4.14: sensitividades para tarjetas PCMCIA Cisco. .......................................................................... 56

Figura 4.15: tasa de transferencia y radio de Fresnel para LoS, norma 802.11a. .................................... 58

Figura 4.16: tasa de transferencia y radio de Fresnel sin LoS, norma 802.11a........................................ 59

Figura 4.17: prueba de sensitividad real a determinada distancia, norma 802.11a. ................................ 60

Figura 4.18: prueba de sensitividad real a determinada distancia, norma 802.11g. ................................ 60

Figura 4.19: pruebas de servicios de datos. .................................................................................................. 63

Figura 4.20: tracert hacia página de Google. ................................................................................................ 63

Figura 4.21: tasa de transferencia real para tráfico UDP con paquetes de 1470 bits. ............................ 64

Figura 4.22: jitter para tráfico UDP con paquetes de 1470 bits ................................................................. 64

Figura 4.23: pruebas de servicios de voz con teléfono inalámbrico o softphone. ................................. 65

Figura 4.24: jitter de una llamada desde softphone dentro de la red inalámbrica a la red publica. ........... 66

Figura 4.25: pruebas de voz con teléfono análogo conectado a un ATA inalámbrico.......................... 66

Figura 4.26: jitter de llamada desde teléfono análogo con adaptador digital inalámbrico a la red

publica....................................................................................................................................................... 67

Figura 4.27: cobertura al realizar acceso con 802.11b/g y malla con 802.11a. ....................................... 69

Figura 4.28: nodos de la malla Mesh, Municipalidad de Peñalolén............................................................ 69

Figura 4.29: distancia y alturas de nodos Mesh, Municipalidad de Peñalolén. ......................................... 70

viii

Figura 4.30: tasa de transferencia nominal para los enlaces, Municipalidad de Peñalolén. ................... 71

Figura 5.1: modelo de escalabilidad de un sistema StrixSystems................................................................. 73

Figura 5.2: mallas constituidas por equipos de dos y tres radios, respectivamente................................ 74

Figura 5.3: solución híbrida Wi-Fi WiMAX. ............................................................................................... 75

Figura A. 1: esquema de pruebas de tráfico. ................................................................................................ 88

Figura A. 2: esquema de pruebas de telefonía. ............................................................................................ 89

Figura A. 3: esquema de pruebas de handoff............................................................................................... 90

Figura A. 4: esquema de pruebas de servicios conjuntos. .......................................................................... 91

Figura C. 1: ejemplo de estudio de cobertura. ............................................................................................. 96

Figura D. 1: esquema de un PPDU............................................................................................................ 118

Figura D. 2: esquema de un MPDU para 802.11. .................................................................................... 118

ix

Índice de Tablas

Tabla 2-1: listado de las distintas normas vinculadas al estándar Wi-Fi [18]........................................... 21

Tabla 2-2: canales de frecuencia para la norma 802.11b/g........................................................................ 28

Tabla 2-3: bandas utilizadas en 802.11a........................................................................................................ 29

Tabla 4-1: pérdidas en el espacio libre para enlace punto a punto de norma 802.11a........................... 53

Tabla 4-2: pérdidas en el espacio libre para enlace punto a zona en norma 802.11b/g........................ 53

Tabla 4-3: radio de Fresnel a determinada distancia de nodos y frecuencia de transmisión. ............... 54

Tabla 4-4: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 5,18 [GHz] con

LoS. ........................................................................................................................................................... 57

Tabla 4-5: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 5,805 [GHz], con

LoS. ........................................................................................................................................................... 57

Tabla 4-6: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 5,18 [GHz] sin LoS

................................................................................................................................................................... 58

Tabla 4-7: : estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 5,805 [GHz] sin

LoS ............................................................................................................................................................ 59

Tabla 4-8: estimación empírica de atenuación de un enlace en norma 802.11a. .................................... 60

Tabla 4-9: estimación empírica de atenuación de un enlace en norma 802.11g. .................................... 61

Tabla 4-10: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 2,41 [GHz] sin

LoS, en 802.11g....................................................................................................................................... 61

Tabla 4-11: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 2,46 [GHz] sin

LoS, en 802.11g....................................................................................................................................... 61

Tabla 4-12: estadísticas referentes a comunicación telefónica entre softphone y la PSTN. ................. 65

Tabla 4-13: estadísticas referentes a comunicación telefónica entre teléfono análogo adaptado y la

PSTN. ....................................................................................................................................................... 67

Tabla 4-14: diferencia máxima de altura entre nodos, Municipalidad de Peñalolén. ............................. 70

x

Tabla A. 1: equipos actualmente ubicados en la Municipalidad................................................................ 83

Tabla A. 2 equipos adicionales por confirmar en base a la solución........................................................ 83

Tabla A. 3: sobre el equipo OWS2400 ......................................................................................................... 84

Tabla A. 4: configuración y conectividad de Malla Mesh – configuraciones básicas .............................. 85

Tabla A. 5: configuración y conectividad de Malla Mesh – configuraciones avanzadas......................... 86

Tabla A. 6: configuración y conectividad de Malla Mesh – gestión de fallas ........................................... 86

Tabla A. 7: configuración y conectividad de Malla Mesh – AAA.............................................................. 86

Tabla A. 8: configuración y conectividad de Malla Mesh – Sistema de gestión....................................... 87

Tabla A. 9: configuración y conectividad de Malla Mesh – Interoperabilidad con equipos existentes.87

Tabla A. 10: resultados pruebas de tráfico. .................................................................................................. 88

Tabla A. 11: resultados pruebas de telefonía. .............................................................................................. 89

Tabla A. 12: resultados de pruebas de handoff. .......................................................................................... 90

Tabla A. 13: resultados de pruebas de servicios conjuntos........................................................................ 91

Tabla D. 1: total de bytes de un paquete de comunicación en G.729.................................................... 119

Tabla D. 2: total de bytes de un paquete de comunicación en G.711.................................................... 119

1

Capítulo 1 Introducción

El ser humano desde que fue capaz de emitir sonidos, darles sentido y utilizar herramientas, ha buscado diversas formas de comunicarse con otras personas, ya sea mediante las pinturas rupestres, las señales visuales, como el manejo de humo y luces, y la utilización de señas gestuales y auditivas. Con la instauración del lenguaje, esta inquietud se hizo más intensa y en el afán de dejar testimonio de sus costumbres a las generaciones venideras y de comunicarse a través de grandes extensiones territoriales, el ser humano creó la escritura. De esta forma, la comunicación se hizo más fluida a través de los escritos y las cartas, pero la lentitud de este proceso fomentó la búsqueda de nuevas formas de comunicación.

Es así como en el siglo XIX se inventó el telégrafo y posteriormente el teléfono, logrando

cubrir grandes distancias y donde por primera vez, la comunicación se realizaba de forma instantánea, es decir, en tiempo real, lo que revolucionó el paradigma cultural de la época, dando paso a la modernidad. Son precisamente estos dos últimos instrumentos los que se desarrollaron e instalaron, durante decenios, como la única forma de realizar interacciones comunicacionales a distancia.

Sin embargo, actualmente, se han impulsado nuevos modos de comunicación que recorren

largas extensiones territoriales en tiempo real, pues desde que Graham Bell inventó el teléfono en el año 1876, las telecomunicaciones han experimentado un avance tremendamente importante. Este hecho ha involucrado una serie de factores dentro de su desarrollo, como por ejemplo, el paso de un sistema operado bajo una comunicación cableada, por medio de la cual se enviaban los datos de comunicación como pulsos eléctricos en el caso del telégrafo, o la voz en el caso del teléfono, hasta llegar a estructuras comunicacionales de mayor complejidad. Es así como a las redes alámbricas ya conocidas, se agregan las comunicaciones por radiofrecuencia, implementados en la televisión y la radiodifusión. Tecnologías como la radiodifusión FM, la telefonía celular y las redes de datos inalámbricas se hacen presente en el desarrollo de las tecnologías comunicacionales actuales.

Las tecnologías inalámbricas han sido desarrolladas desde que se inventó la radiodifusión, sin

embargo, es la llegada del estándar 802.11, más conocido como Wi-Fi1, el que complementa e integra todos los elementos participantes de las telecomunicaciones, para llegar a un resultado en el cual no se necesitan cables. Algunos notebooks y equipos de telefonía funcionan, en la actualidad, bajo este estándar, el cual, en un futuro no muy lejano, será expandido hacia áreas de cobertura mayores y con

1 Wi-Fi proviene del ingles Wireless Fidelity

2

una tasa de transferencia de datos de magnitud superior. Aunque esta tecnología no es la técnica de vanguardia, en el momento de la elaboración del presente trabajo (pues existen tecnologías de mayor avance como WiMAX2), sin duda, es actualmente la opción más económica para desarrollar una solución integral al usuario o cliente.

Si bien estos procesos técnicos y telecomunicacionales se han gestado principalmente en

Norteamérica, Asia y Europa, Chile no ha estado exento al desarrollo de las telecomunicaciones, pues desde que éstas surgieron en el año 1880, con el hito de la primera llamada telefónica realizada en el territorio patrio; ha ido en aumento la necesidad de comunicación a distancia, llegando a tener, actualmente, los mismos requerimientos tecnológicos que los países desarrollados. Como ya se ha mencionado, a medida que han avanzado los tiempos, la tendencia a desprenderse de los cables se hace cada vez más fuerte.

Por otro lado, no sólo las formas de comunicación se han modificado, sino que también los equipos utilizados han ido evolucionando en conjunto con las distintas tecnologías. Desde aquel primitivo aparato utilizado por Graham Bell para establecer la comunicación telefónica, se ha llegado al desarrollo de aparatos de datos y voz tendientes a utilizar la menor cantidad posible de cables, con el fin de fomentar la movilidad de los sistemas de comunicación. Es así como la inserción en el mercado de aparatos como laptops, teléfonos celulares y PDA’s, hacen que el desarrollo de tecnologías de acceso inalámbricas sean de suma importancia para la sociedad.

Chile ha tenido una evolución, referente a esta área, que le ha permitido alcanzar altos niveles

de vanguardia. Es debido a esto que la investigación en los ámbitos de la tecnología de la comunicación resulta de suma importancia, debido a la tendencia mundial de brindar independencia y movilidad a los usuarios de las telecomunicaciones. Es también importante realizar estudios que se centren, principalmente, en el trabajo con sistemas inalámbricos, o donde predomine esta tecnología, enfocada a la protección de redes con el fin de entregar al usuario un servicio estable, seguro y con el mínimo de interrupciones, apuntando a una prestación de máxima calidad y comodidad para el usuario.

Además de los avances y comodidades que provee la tecnología inalámbrica a nivel de

usuario, existen componentes coyunturales en el país que requieren el desarrollo de esta tecnología, como complemento y plataforma de trabajo conjunta, al actual funcionamiento alámbrico de las redes del país. Lamentablemente, en la actualidad existe una creciente pérdida de insumos de cobre para las compañías de telecomunicaciones, las cuales, según estimaciones de las empresas involucradas, llegaría a $3.000.000.000 al año, lo cual provoca mas de un malestar a los usuarios, quienes resultan perjudicados en las perdidas de conectividad y posterior incomunicación, o por perdida de los distintos tipos de servicios que entregan las compañías referenciadas. Por ende, la propuesta de plataformas inalámbricas complementarias permitiría reducir estas grandes pérdidas, mejorando el servicio y aumentando los beneficios de conectividad para los usuarios.

El presente trabajo expone el diseño de una plataforma piloto de desarrollo inalámbrico en

base al estándar Wi-Fi, el cual funciona bajo la forma de topología de malla, de manera de entregar al usuario los requerimientos necesarios para obtener un servicio óptimo de cobertura y conectividad. Para ello se construirá un prototipo escalable que tiene como base la utilización de equipos de la marca StrixSystems, cuya especialidad es la topología de malla.

2 la sigla proviene del ingles Worldwide Interoperability for Microwave Access

3

Las principales razones para la elaboración de este trabajo se fundamentan en el deseo de realizar una aplicación tecnológica sobre un tipo de estructura nueva en el país: la topología de malla, que en ingles lleva por nombre Mesh. Esta motivación considera, además, fines concretos, como el responder a los requerimientos de la Ilustre Municipalidad de Peñalolén, que desea incorporar en su comuna tecnología de punta que beneficie a todos los vecinos y que permita acercar las telecomunicaciones a sectores sociales de menores recursos.

1.1. Objetivos. Tal como ya se ha mencionado, el trabajo se enmarca en un requerimiento realizado por la

Municipalidad de Peñalolén la cual solicita a Magenta Computación S.A. efectuar un estudio de plataforma inalámbrica, con posterior implementación, de forma tal de proveer de una serie de servicios a un sector especifico de la comuna, que consiste en el perímetro de las instalaciones de la Municipalidad. La empresa establece las directrices para el estudio antes mencionado y se crea el objetivo general de la presente memoria OBJETIVO GENERAL: Diseñar e implementar una plataforma de voz y datos a nivel prototipo con tecnología Wi-Fi para ser implementada posteriormente en la Ilustre Municipalidad de Peñalolén. El trabajo, en función del cumplimiento del objetivo principal, implica el alcance de otros objetivos específicos que apuntan a una serie de tareas, las cuales en conjunto componen el proyecto en cuestión. Estos objetivos son los siguientes:

• Entregar, mediante este estudio, un documento referente a las bases teóricas, de diseño e implementación relacionadas con el proyecto en desarrollo.

• Definir los posibles servicios que la plataforma inalámbrica puede entregar a los usuarios una

vez llevada a cabo la implementación real.

• Definir la ubicación de los nodos de red que serán implementados posteriormente.

• Definir las condiciones necesarias para implementar una plataforma con topología Mesh y los equipos específicos utilizados.

• Entregar un protocolo de pruebas tendiente a la comprobación de las funcionalidades y

servicios estimados para la malla inalámbrica.

• Estudiar y definir la escalabilidad y utilidad de la plataforma piloto a implementar

4

1.2. Alcances de la Memoria.

Tal como ya se ha explicado, el objetivo de esta memoria es el construir un prototipo de plataforma inalámbrica, la cual consistirá en un sistema de menor escala de una solución que perfectamente puede ser escalable. Sin embargo, no es parte de éste trabajo extrapolar la implementación de la plataforma inalámbrica a algo de mayor envergadura que no sea la instalación de dos nodos esclavos y un nodo maestro.

También es necesario recalcar que si bien en la plataforma se realizarán pruebas y se

brindarán funcionalidades relacionadas con los servicios que soporta la plataforma, no es el objetivo de la memoria el entregar un servicio con un gran desempeño. La meta del trabajo es solo proveer de la plataforma a los usuarios que lo están requiriendo de manera local y realizar un estudio que busque medir el desempeño del prototipo. Todo lo demás queda para desarrollos futuros. Es también un punto importante el mencionar que el trabajo será desarrollado bajo una marca especifica de equipos inalámbricos (StrixSystems). No es la meta de éste desarrollo el probar con equipos alternativos que puedan proveer de mayores funciones a la malla inalámbrica, lo cual queda así mismo para desarrollos a posteriori. Además, el equipo posee funcionalidades de tecnología inalámbrica tipo Mesh que serán puestas a prueba en un nivel de escala menor (tres nodos con estas características).

1.3. Estructura de la memoria.

El primer capitulo de introducción pretende contextualizar el tema a tratar, otorgando un marco de referencia al fenómeno de las telecomunicaciones y cómo éstas se han desarrollado hasta convertirse en las nuevas tecnologías comunicacionales que se encuentran instauradas de forma natural en la cotidianeidad. Además revela las motivaciones que inspiran el trabajo de memoria presente, con el fin de clarificar los objetivos, tanto general como específico, y las aspiraciones que se pretenden obtener del desarrollo y los resultados de este trabajo.

En el capítulo de Marco Teórico se entrega el estado del arte de las tecnologías inalámbricas,

en el cual se explican, a modo global, las distintas tecnologías existentes. Se describe y profundiza el estándar Wi-Fi, que es la tecnología en la cual se basará y se montará el prototipo a desarrollar. Se revisarán, además, temas específicos de topologías relacionadas, equipos existentes y se enfocará la descripción en torno a la marca StrixSystems y el tipo de dispositivo específico, que se utilizará en las pruebas y posterior implementación del proyecto.

En el capítulo de Metodología se expone el planteamiento del problema, las fases de

desarrollo del diseño e implementación del proyecto piloto, la recopilación de información de los equipos a utilizar, y las etapas del trabajo de laboratorio que permiten conocer los límites, funcionalidades y potencialidades de la red a implementar. Finalmente se explicará el diseño y construcción del piloto, y se describirán brevemente los tipos de software a utilizar.

El capítulo de Resultados presenta las configuraciones obtenidas y los valores alcanzados al

momento de realizar las pruebas de laboratorio. Además se presentan los valores referentes a las

5

pérdidas de radioenlaces y las consideraciones que se deben tomar en cuenta al momento de montar los equipos en el prototipo. Finalmente, se proponen los puntos estimativos en donde deberían ser instalados estos dispositivos, tanto en la Municipalidad de Peñalolén, como en sus alrededores.

El capítulo de Discusiones apunta a los problemas obtenidos mientras se realizaron las

pruebas y las posibles vicisitudes que se podrían producir al momento de implementar el piloto, tomando en consideración como referencia los resultados obtenidos.

El capítulo de Conclusiones resume las conclusiones, en base al planteamiento de objetivos y

los desarrollos futuros sustentados en este trabajo.

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Capítulo 2 Antecedentes.

El capítulo presentado a continuación busca otorgar un sustento teórico a la plataforma que se intenta diseñar. Por lo cual, se expondrán y describirán los principales conceptos y normas involucradas en el desarrollo del proyecto.

2.1. Tecnología Inalámbrica: generalidades.

2.1.1. Historia.

Los comienzos de las comunicaciones inalámbricas se remontan a mediados del siglo XVII,

con la invención del telégrafo. Samuel Morse construyó el primer telégrafo en el año 1837, con su posterior presentación y obtención de patente en 1838 y 1848, respectivamente. Este sistema consistía en una llave para cerrar o abrir un circuito eléctrico, lo cual producía un sonido que indicaba el cambio en el paso de corriente. El sistema de comunicación, finalmente, fue completado bajo la creación del código Morse. Si bien éste aparato no utilizaba tecnología inalámbrica, se constituyó en uno de los pilares de las telecomunicaciones, y su relevancia para las comunicaciones inalámbricas, se logró evidenciar, aproximadamente, treinta años después de su invención.

Por otro lado, Mahlon Loomis era un dentista nacido en 1826. Luego de la realización de una

serie de experimentos botánicos con electricidad, Loomis deja documentación en la cual afirma haber construido un telégrafo inalámbrico en el año 1866. El sistema descrito consistía en el montaje de dos volantines alejados por algunos kilómetros, cuyos hilos contenían conductores eléctricos. Si el montaje del primer volantín se encontraba bien estructurado, mediante la medición de un galvanómetro, se podía apreciar una leve corriente producida por la diferencia de potencial entre las nubes y la tierra. En el otro extremo, el segundo volantín poseía también un galvanómetro, que detectaba cuando se reducía el potencial con respecto a tierra del otro extremo, debido a la conexión o desconexión de una punta de conductor eléctrico a tierra. A partir de éste método, se podía emular el mismo mecanismo utilizado en el telégrafo, inventado por Morse, pero de forma inalámbrica.

7

Figura 2.1: esquema de la comunicación establecida por Loomis y que presentó para la obtención de la patente

[13]. Sin embargo, el invento de Loomis no hizo más que crear escepticismo entre las autoridades de ese entonces, por este motivo el apoyo monetario que solicitaba para sus experimentos fue negado y, lamentablemente, el proceso inventivo se detuvo ahí. Paralelo a estos desarrollos, la telefonía análoga se encontraba en constante evolución y expansión. La invención del teléfono, cables telegráficos trasatlánticos y centrales telefónicas fueron los avances más notorios de las comunicaciones cableadas. Para el caso de la tecnología inalámbrica, se tuvo que esperar algunos años más para obtener novedades en su desarrollo. Fue así como treinta años después de la invención del telégrafo inalámbrico de Loomis, el inventor italiano Guglielmo Marconi logró establecer la primera transmisión telegráfica inalámbrica de la historia, utilizando ondas de radio. Este investigador aprovechó los desarrollos que había realizado Heinrich Rudolph Hertz en esta área, quien había demostrado que las predicciones efectuadas por James Clerk Maxwell en 1860, con respecto al trabajo en radiofrecuencias, funcionaban efectivamente en la práctica.

Figura 2.2: Marconi y su telégrafo inalámbrico [18].

Marconi efectuó sus primeros experimentos en Italia, sin embargo, recibió muy poco apoyo en éste país, por lo cual decidió emigrar hacia Inglaterra, donde sus demostraciones referentes a la telegrafía inalámbrica tuvieron mucho más éxito. Es así como en 1897 fundó la “Marconi’s Wireless

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Telegraph Company, Ltda.”. En el año 1899, la empresa estableció la primera comunicación telegráfica inalámbrica entre Inglaterra y Francia, pasando a través del Canal de la Mancha. En el año 1901, Marconi establece la primera comunicación inalámbrica trasatlántica, la cual consistió en una transmisión telegráfica de letras “S” desde Poldhu, Inglaterra, efectuada por John Ambrose Fleming y recibida por el mismo Marconi en St. Johns, Newfoundland, Estados Unidos. Marconi efectúa una serie de estudios referentes a los alcances físicos de los enlaces de radio, percatándose de que las señales recibidas son débiles y pueden ser confundidas fácilmente con interferencias producidas por fenómenos climáticos o atmosféricos. Esto debido a la no existencia, en ese entonces, de amplificadores. Es Fleming quien desarrolla un “rectificador electrónico de dos electrodos”, más conocido como el diodo de vacío, este invento permitía detectar las señales radioeléctricas con mayor confiabilidad. Basándose en los postulados de Fleming, Lee De Forest inventó el tríodo o audión, como él lo denomino, el cual es conocido con este nombre hasta el día de hoy. Este dispositivo permitió amplificar las señales telefónicas entre ciudades lejanas. Además permitió la amplificación de señales de radiofrecuencia, lo que impulsó una serie de avances en los estudios y experimentos de Marconi, provocando alcanzar distancias de transmisión mayores que las que se habían llegado. Con estos desarrollos, la radiofrecuencia comienza a ser masificada, lo que provoca problemas con las bandas de frecuencia utilizadas hasta ese momento. A raíz de esto, en 1934, mediante una resolución del congreso de los Estados Unidos, se crea la FCC (Federal Communications Comision). Esta entidad sería la encargada de regular los negocios de telecomunicaciones, tanto alámbricos como inalámbricos, incluyendo la asignación de frecuencias del espectro radioeléctrico. Este organismo en la actualidad consta con mayores funciones que con las que fue creada y sigue con la misma vigencia que cuando comenzó. A partir de estos precursores, el mundo inalámbrico comienza a evolucionar. Distintos tipos de tecnologías sin cables comienzan a ser desarrolladas y en diversas formas. Algunas de estas serán vistas a continuación. Mas información respecto a estos temas se puede encontrar en [12].

2.1.2. Tipos de tecnologías y normas inalámbricas.

El desarrollo de las comunicaciones sin cables ha provocado que diversos investigadores, a lo

largo del tiempo, hayan centrado sus estudios inalámbricos en diferentes ámbitos de la transmisión de datos, que se producen por esta vía. Es así como nacen una serie de protocolos y formas de comunicaciones, que se revisarán a continuación.

• Bluetooth. Esta tecnología inalámbrica consiste en un sistema de corto alcance, conocido de forma estándar como IEEE3 802.15.1. Diseñado para transmisiones de baja potencia, Bluetooth puede alcanzar distancias de hasta 100 [m], aproximadamente (dependiendo del tipo de radio que se utilice: radio 1, 2 o 3). Estos dispositivos, debido a que la industria comunicacional ha aceptado de buena manera la introducción de esta tecnología, poseen un grado de compatibilidad altísimo con diversos aparatos electrónicos, pudiéndose conectar y comunicar

3 IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.

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un terminal Bluetooth con estos equipos en redes Ad-Hoc de corto alcance. Es debido a esto que los aparatos de esta tecnología no necesitan conectarse en una estricta “línea de vista”. Una de las principales ventajas que posee este desarrollo es que maneja, de buena manera, tanto la comunicación de voz como la de datos, abriendo la posibilidad de manejar una serie de dispositivos inalámbricos, como PDS’s, teléfonos celulares, computadores, etc. Es necesario mencionar que este estándar funciona en la banda de frecuencia de 2,4 a 2,485 [GHz] y posee una tasa de transferencia nominal de hasta 3 [Mbps]. Esto resulta muy útil para su utilización en el ámbito de servicios relacionados con la telefonía celular y otros que requieran un alcance no muy grande pero de alto rendimiento.

• DECT. Esta sigla proviene del ingles Digital Enhanced Cordless Telecommunications. Es un estándar desarrollado por la entidad europea ETSI (European Telecommunications Standard Institute) para la comunicación de teléfonos digitales portables que son generalmente usados de manera doméstica. Este estándar también está habilitado para transmitir datos, por lo que pertenece al grupo IMT-2000 de tecnologías inalámbricas de la ITU (International Telecommunication Unit). Esta tecnología posee un rango de frecuencia de 1880 a 1900 [MHz] en Europa y de 1920 a 1930 [MHz] en Estados Unidos y posee una tasa de transmisión de datos cercana a 1 [Mbps]. Los equipos inalámbricos que se acogen a esta norma transmiten a una potencia promedio de 10 [mW] y a una máxima de 250 [mW]. Sin embargo, su cobertura no es tan extensa como la obtenida por Bluetooth.

• DSRC Del ingles Dedicated Short Range Communications, DSRC es un estándar desarrollado para aplicaciones ITS (Intelligent Transportation System), que permite la comunicación entre vehículos y aparatos instalados en las carreteras. Es una manera de comunicación inalámbrica de alta velocidad que posee un rango de alcance nominal de 1000 [m] y que trabaja en la banda de 5,9 [GHz] en Estados Unidos y en la de 5,8 [GHz] en Europa y Japón. Esta tecnología posee una alta compatibilidad con el estándar IEEE 802.11a, por lo que realizar soluciones híbridas entre estos dos desarrollos es muy factible. La entidad europea CEN (Comité Européen de Normalisation) en coordinación con la ISO (Internacional Standarization Organization) han desarrollado estándares para esta tecnología. • IrDA IrDA (Infrared Data Association) define especificaciones físicas para estandarizar el protocolo de comunicación entre dispositivos que soporten la norma. Estas apuntan a una conexión de corto alcance, alrededor de 1 [m] de distancia a través de la transmisión de luz infrarroja. Posee modulación de base libre (no necesita portadoras) y transmite a una velocidad que varia desde los 2,4 [kbps] a los 16 [Mbps]. Es una tecnología half-duplex ya que el receptor no puede enviar datos debido a que la luz que recibe utiliza el dispositivo que también utiliza para enviar señales.

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• Wi-Fi El estándar 802.11, comúnmente conocido como Wi-Fi, denota una serie de recomendaciones inalámbricas desarrolladas por el IEEE LAN/MAN Standard Group (IEEE 802), específicamente por su grupo de trabajo numero 11. Este conjunto de colaboradores ha construido las directrices para la comunicación de equipos a través de una interfaz “sobre el aire”, con el fin de estandarizar estos métodos y resolver la compatibilidad entre los distintos manufacturadores de dispositivos Wi-Fi.

La tecnología trabaja en la base de portadoras las cuales, según la norma adoptada, toman un valor dentro del intervalo que va en algunos casos de 2,4 a 2,5 [GHz] (802.11b/g) o de 5,15 a 5,85 [GHz] (802.11a). También las velocidades máximas nominales de transmisión de datos varían de 11 [Mbps] a 54 [Mbps].

Posteriormente en el presente trabajo se dará mayor cobertura a esta tecnología.

• WiMAX. El nombre de este estándar proviene del inglés Worldwide Interoperability for Microwave Access y posee su base en la norma 802.16 de la IEEE, aunque posee influencias de su contraparte europea HyperMAN. Consiste en una tecnología de acceso de alto rango (estimaciones teóricas apuntan a un máximo de cobertura de 70 [km]) que trabaja sobre la base de modulación OFDM4 y puede alcanzar tasas de transferencia nominales de 75 [Mbps]. Dentro de las características principales de WiMAX se encuentra la de trabajar con 256 subportadoras, además su conexión no requiere línea vista entre los dispositivos de enlace, lo que permite el trabajo, a pesar de la presencia de obstáculos. No existe un espectro de frecuencias específico para la norma, pero en Estados Unidos se ha utilizado la banda de los 2,5 [GHz] y en el resto del mundo se han usado las bandas de 2,3 a 2,5 [GHz], 3,5 o 5 [GHz].

• Wireless USB Proveniente del Foro de Implementadores USB, WUSB es un estándar de corto alcance y alto ancho de banda que busca una extensión del uso del puerto USB de los PC’s, con la finalidad de combinar las características alámbricas e inalámbricas en las redes actuales. Se encuentra basado en la tecnología UWB (Ultra-WideBand) definida por la WiMedia Alliance. Es capaz de enviar 480 [Mbps] a una distancia de 3 [m] y 110 [Mbps] a 10 [m]. Opera en la banda de 3,1 a 10,6 [GHz].

2.2. Manejo de enlaces inalámbricos. Debido a la masificación de esta tecnología, es que se hace necesario conocer los componentes involucrados en ella. Lo primero que se debe definir es el tipo de conexión que se puede establecer entre equipamientos inalámbricos, lo cual también es aplicable a las WLAN’s. Estas son tres y se explican a continuación.

4 OFDM: Orthogonal frequency-division multiplexing

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2.2.1. Tipos de enlaces inalámbricos.

Punto a punto (PTP: Point-to-point)

Este tipo de conexiones se establece, generalmente, en telecomunicaciones para entroncamientos de señales entre un punto y otro, tal como se hace para un sistema alámbrico, salvo que en este caso se realiza con señales de alta frecuencia. Estos enlaces se realizan comúnmente con antenas altamente directivas y de altas ganancias cercanas a los límites normados por las entidades gubernamentales. En Chile la ganancia es de 16 [dBi]), lo que permite llegar específicamente a puntos, a gran distancia de la fuente.

La Figura 2.3 muestra un ejemplo de conexión PTP. De manera ideal se desearía que toda la

potencia emitida por una antena llegue a la otra, con el fin de poder establecer una comunicación fluida y de velocidad nominal. Sin embargo, esto no ocurre debido a diversos factores, de los cuales, uno de los más relevantes es el medio en el que se transmite la señal ya que provee pérdidas al sistema, por lo que debe ser cuidadosamente evaluado. Además, una señal innecesariamente de alta potencia de llegada al receptor puede provocar distorsión de los mensajes enviados, por lo que el equipo receptor podría no recibir óptimamente los datos enviados. Además, para enlaces que utilizan altas frecuencias se requiere “línea de vista”, para establecer la conexión.

Figura 2.3: ejemplo de enlace Punto a Punto en modo Full Duplex.

Punto a Multipunto (PTM: Point-to-Multipoint)

Este tipo de conexión permite establecer enlaces entre equipos que se encuentren a distancias de alcance determinado, ya sea de una antena u otro dispositivo inalámbrico, hacia ésta misma. La antena a la cual se conecta es llamada generalmente “estación base”. Debido a que el número de estaciones que se conectan a la estación base puede ser mayor a la cantidad que existe de éstas (lo cual en la realidad sucede casi en todas las ocasiones), no existe un trabajo simétrico entre la transmisión de datos de estos equipos ya que hay una dependencia de la sensibilidad de los equipos transmisores como receptores, por lo que se debe considerar el tráfico de subida (upstream) y el tráfico de bajada (downstream) como elementos individuales.

Para el caso del downstream, la señal es enviada a todos los usuarios que se encuentran en la

celda o sector inalámbrico, a través de lo que es llamado broadcast. Esto se realiza a través de una antena sectorial de amplio ángulo o de una omnidireccional. Ahora bien, la modulación que se utilice para éste tipo de tráfico debe ser bien evaluada, ya que es necesario que el broadcast sea procesado sólo por los usuarios que lo solicitaron o los que estén configurados para recibirlo.

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Figura 2.4: ejemplo de conexión Punto a Multipunto.

En el caso upstream, el espectro disponible para realizar la emisión de señales debe ser

compartido por todos los usuarios del sistema. Ad-Hoc (Any-to-Any).

Los enlaces Ad-Hoc están diseñados para proveer de conexiones punto a punto temporales

entre dos miembros de un determinado sector de red inalámbrica. En este caso, el espectro de radio es compartido por todos los dispositivos, por lo que cualquier equipo puede comunicarse con otro y a su vez, entre sí; sin la necesidad de centralizar la comunicación con una estación base. La Figura 2.5 muestra una red ad-hoc de cuatro nodos. Estos pueden interconectarse entre sí, indistintamente de pasar por alguno de ellos. Esto permite construir enlaces resilentes y de gran disponibilidad. Sin embargo, poseen ciertas limitaciones, como por ejemplo, que el camino que se trace no sea conocido, por lo que depende del algoritmo de descubrimiento que sea implementado, y las características que éste posea, por lo que su velocidad de transmisión podría no ser uniforme, dependiendo del numero de estaciones que debe superar la información para llegar a destino.

Figura 2.5: ejemplo de red Ad-Hoc con 4 nodos.

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Como se trata de enlaces inalámbricos de punto a punto entre ellos, se requiere una línea vista entre los dispositivos de conexión para que se puedan transferir datos. A continuación se presentará un estudio breve de los tópicos a tener en cuenta en un enlace inalámbrico de punto a punto para radiofrecuencias.

2.2.2. Estudio de enlaces inalámbricos en radiofrecuencia.

Al revisar la forma de conexiones inalámbricas y los alcances que puedan tener estos enlaces

nace la inquietud referente a los factores externos que modifican las distancias alcanzadas por los vínculos en radiofrecuencia. Dentro de las consideraciones a tomar se encuentran:

• Ganancias y pérdidas de equipos de transmisión y recepción.

• Pérdidas de espacio libre.

• Pérdidas por atenuaciones del ambiente.

Si bien la recomendación ITU P.530 apunta al cálculo de más parámetros, estos tienen

tendencias despreciables para el caso de estudio y serán omitidos en función de otros que poseen una mayor relevancia, como son los mencionados anteriormente y que se ven reflejadas en la Figura 2.6.

Figura 2.6: esquema de pérdidas totales en un trayecto de radiofrecuencia (ITU-R P.341).

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La recomendación ITU-R P.341 indica el desglose de las perdidas del trayecto total, desde que la señal sale del emisor a cierta potencia hasta que llega al receptor. En primer lugar se describe las pérdidas de espacio libre en un enlace, lo que viene dado por la siguiente ecuación:

4

[ ] 20logbf

dL dB

π

λ

=

Ecuación 2-1

En este caso, d es el parámetro que indica la distancia entre el receptor y el transmisor medido en metros y λ es la longitud de onda en metros.

Luego de calculadas las pérdidas de espacio libre es pertinente obtener las pérdidas básicas de

transmisión que se encuentran expresadas por la siguiente ecuación:

[ ]b bf m

L dB L L= +

Ecuación 2-2

Para la Ecuación 2-2 se aprecia la inclusión de las pérdidas en espacio libre Lbf y las pérdidas relativas al espacio libre, reunidas en el parámetro Lm. Este tipo de atenuaciones se producen por factores inherentes del medio en donde se está propagando la señal, dentro de los cuales se encuentran:

• Pérdidas por absorción (gases atmosféricos, absorción ionosférica o hidrometeoros).

• Pérdidas de difracción, en el caso de los enlaces de superficie.

• Pérdidas por dispersión.

• Pérdidas por acoplamiento de polarización.

A pesar de que existen otros tipos, lo dos primeros son de mayor relevancia ante enlaces de

menor distancia, que poseen enlaces de cientos de metros y/o pocos kilómetros. Luego se calculan las pérdidas de transmisión expresadas por la siguiente ecuación:

[ ]

b t rL dB L G G= − −

Ecuación 2-3 En esta ecuación, Lb corresponde a las pérdidas básicas de transmisión ya calculadas y Gt y Gr son las ganancias de las antenas transmisora y receptora, respectivamente. Finalmente, las pérdidas del sistema están dadas por:

[ ]s tc rc t r

L dB L L L P P= + + = − Ecuación 2-4

Los parámetros Ltc y Lrc corresponden a las pérdidas de los circuitos de los lados transmisor y receptor, respectivamente. Esto puede ser tanto el aparataje electrónico montado para la recepción y/o transmisión de señales como también las atenuaciones generadas por extensiones y cables

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conectores de antenas. Pt y Pr corresponden a las potencias de transmisión y de recepción, respectivamente. Existe además un concepto referido a los enlaces en línea vista importante de considerar, que es la llamada Zona de Fresnel. El Radio de Fresnel resulta un factor importante al momento de la determinación de las potencias alcanzadas en un enlace inalámbrico, debido a que la evasión del ingreso a la zona de Fresnel permite una maximización de la potencia de llegada en el enlace. Este radio es importante para determinar la altura a la cual deben estar los equipos transmisores y receptores que se enlazarán, con el fin de que ningún elemento ingrese y perturbe la zona referenciada.

Figura 2.7: diagrama de la Zona de Fresnel.

La Figura 2.7 muestra el diagrama correspondiente tanto a la zona de Fresnel como al radio de Fresnel. Si se realiza un corte vertical al trayecto entre las antenas, tal como se aprecia en la figura, se obtiene la zona antes mencionada. Por otro lado, si se efectúa un corte perpendicular al trayecto de la señal, se obtiene una circunferencia de radio equivalente al radio de Fresnel, el cual se obtiene mediante la siguiente ecuación:

1 21

1 2

d dF

d d

λ=

+

Ecuación 2-5 La Ecuación 2-5 muestra el cálculo del radio de la primera zona Fresnel en función de la

longitud de onda de la señal (λ), la distancia 1 (d1) y la distancia 2 (d2), estos últimos reflejados en la Figura 2.7.

Luego de revisar las características teóricas de un enlace inalámbrico, es importante ver el

modo de transmisión en el cual se llevara a cabo el trabajo. Para estos es necesario conocer los tipos de antenas que pueden ser utilizadas en el piloto.

2.2.3. Tipos de Antenas

Para establecer un enlace es necesario contar con equipamiento de radiación de señales de

frecuencia, que en este caso consiste en diferentes tipos de antenas. A pesar de que existe una amplia gama de dispositivos, solo se revisarán algunos de ellos. Estas son los siguientes:

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• Omnidireccionales: son un tipo de antenas especialmente diseñadas para irradiar un sector circular de manera uniforme, como lo requiere, por ejemplo, los enlaces de punto a multipunto.

• Sectoriales: Es otro tipo de antena ideal para enlaces de punto a multipunto. Emite sobre

cierto ángulo físico de alto valor (generalmente son de 120º) y luego comienza a perder la ganancia nominal que posee. La Figura 2.8 muestra un diagrama de ganancia relativa de la antena sectorial en función del ángulo en donde se encuentre el receptor.

Figura 2.8: gráfica de ganancia relativa de la antena sectorial de 120º en función del ángulo de cobertura.

• Directivas: este tipo de antena envía y recibe a máxima capacidad en una dirección

determinada. Esta antena es ideal para conexión de punto a punto y posee un diagrama de ganancia relativa como el mostrado en la Figura 2.9, en el cual puede ser apreciado que el gráfico de cobertura es muy parecido al del caso de una antena sectorial, sin embargo, su extensión angular resulta notablemente mas estrecha. .

Figura 2.9: gráfica de ganancia relativa de la antena directiva en función del ángulo de cobertura.

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La decisión relativa a que tipo de antena es la que se debe utilizar para algún enlace determinado tiene que ver tanto con su tipo, directividad y ganancia, para entregar el mejor rendimiento posible al enlace diseñado [.

2.2.4. Modulación.

Como ya se ha mencionado, la modulación a la cual se encuentra sometida la señal de radiofrecuencia es un factor fundamental a la hora de establecer las directrices de conexión, ya sea de un usuario a una celda base o en un enlace punto a punto. Dentro de los distintos tipos de modulación, los relevantes para este trabajo, debido a que la norma a utilizar será Wi-Fi., son los siguientes: Modulación de espectro ensanchado

Esta técnica de modulación consiste en que la señal que se desea transmitir es ensanchada a lo largo de un intervalo de frecuencia amplio, el cual es mayor que el ancho de banda mínimo requerido para transmitir la información que se desea enviar. Si bien, este tipo de modulación no es una forma eficiente de la utilización del ancho de banda de un medio inalámbrico, sí aumenta el rendimiento de un sistema de transmisión por frecuencia. Ahora bien, esta modificación del ancho de banda se produce mediante una función independiente de los datos enviados, la cual es conocida por el extremo receptor. La Figura 2.10 muestra el resultado en el dominio de la frecuencia del cambio de una señal de banda estrecha luego de realizar un ensanchamiento de su espectro de frecuencia, lo cual posee efectos positivos al momento de eliminar todo tipo de señales que se encuentren por sobre el nivel de ruido para tener así una señal de mayor calidad y limpieza.

Figura 2.10: proceso de ensanchamiento de espectro.

La modulación de espectro posee dos tipos de representantes para radiofrecuencias, los cuales son explicados a continuación:

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• FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Esta tecnología consiste en transmitir una cierta señal durante un periodo de tiempo menor a 400 [ms] a una determinada frecuencia. Luego de este periodo, la señal sigue siendo enviada, pero a una frecuencia distinta. El orden de estos saltos de frecuencia se determina de manera pseudo-aleatoria y se almacena en una tabla, la cual debe ser conocida tanto por el transmisor como por el receptor. Esto es equivalente a lo que se podría llamar multiplexación en frecuencia. Trabaja bajo la frecuencia de 2,4 [GHz] y crea 79 canales con un ancho de banda de 1 [MHz] cada uno. • DSSS (Direct Sequency Spread Spectrum). Aquí se genera un patrón de bits redundante para cada uno de los bits contenidos en la señal. Esta secuencia, conocida como pseudo-ruido o chip (la cual puede ser generada por una frase predefinida), tiene una duración más corta que un bit de información, lo cual implica que cada bit de información es modulado por una secuencia de chips mucho más rápida. También trabaja en la banda de 2,4 [GHz] utilizando 14 canales diferentes de un ancho de banda de 83,5 [MHz]. Sin embargo, cada país se encuentra autorizado a utilizar sólo un subconjunto de estos canales. Para el caso de Chile y la comunidad europea es de 11 canales. La Figura 2.11 muestra el esquema de separación de frecuencia utilizado por esta modulación en el ámbito local y europeo..

Figura 2.11: división de frecuencias en DSSS [18]

Es importante destacar que la utilización de este tipo de modulación permite un alcance de tasas de transferencia de hasta 11 [Mbps].

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OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Este tipo de modulación pertenece a la familia de técnicas relacionadas con la división de frecuencia (FDM), donde múltiples bandas bases de frecuencias son moduladas en diferentes ondas de portadoras y sumadas de manera de constituir una señal uniforme y robusta.

OFDM utiliza el principio de multiplexación de FDM como esquema de modulación digital

en donde un flujo de bits es dividido en varios para ser enviados. Se produce una división del espectro de frecuencia en múltiples sub-canales y cada uno de los flujos de bits menores son enviados a través de uno de estos canales por medio de la modulación de una sub-portadora utilizando un estándar de modulación (como PSK o QAM). Estas sub-portadoras son escogidas de manera tal que sean octogonales, eliminando así la interferencia entre sub-canales.

Ahora que se han explicado las generalidades involucradas en enlaces inalámbricos, es necesario centrar el estudio en un tipo de red determinado y una norma en especial. La explicación de los términos WLAN’s y Wi-Fi resulta necesaria, para continuar con el desarrollo.

2.3. WLAN’s y el estándar 802.11. Los componentes y formas de comunicación en una red alámbrica son relativamente

conocidos y asimilados por la mayoría de la gente involucrada en la ingeniería computacional y de telecomunicaciones. Conceptos como VLAN, host, dominios de red, etc., son elementos que, comúnmente, se observan en el tipo de redes mencionado

Las Redes de Área Local, o Local Area Network (LAN), consisten en redes computacionales

que cubren áreas espaciales locales, como una oficina o una casa. Por lo general, éste tipo de redes poseen comunicación a través del estándar 802.3, más conocido como Ethernet.

Este tipo de conexión posee tasas de transferencia nominales de 10, 100 o 1000 [Mbps], o en

otro tipo de tasas, como las Wi-Fi que serán descritas más adelante. La Figura 2.12 muestra una típica red LAN que incorpora una serie de componentes de se utilizan hoy en día.

Figura 2.12: esquema de una LAN.

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La extrapolación de esta clase de red comunicacional cableada a una inalámbrica es llamada WLAN (Wireless LAN). La diferencia radica en que las conexiones entre los elementos, como computadores personales, laptops, PDA’s y periféricos, se realizan a través de la tecnología inalámbrica que se estime conveniente. Sin embargo, en un principio no existía un estándar que permitiera realizar esta tarea, por lo que una serie de protocolos se construyeron para manejar las comunicaciones en esta red.

La norma Wi-Fi constituye un referente de construcción de redes WLAN. Este estándar no

posee una creación espontánea. Es la subsecuencia de una serie de factores que llevaron a desarrollar una norma de telecomunicaciones inalámbricas que es la que se conoce hoy en día. Por ende, posee un desarrollo histórico que es importante revisar.

2.3.1. Historia del desarrollo Wi-Fi

Uno de los grandes predecesores de la norma Wi-Fi es MACA. (Multiple Access with Collision

Avoidance), creado en 1990 y se constituye como uno de los primeros protocolos diseñados para WLAN y fue utilizado como base para el estándar 802.11. El concepto esta expresado e la figura mostrada a continuación:

Figura 2.13: esquema de comunicación en protocolo MACA.

En la figura mostrada, se tienen 3 estaciones inalámbricas (A, B y C). Al principio ninguna de éstas posee comunicaciones entre sí. Sin embargo, la estación A busca comunicarse con la estación B. Para esto envía un RTS (Request To Send) hacia B, el cual es recibido. Debido a que B no esta utilizando ningún canal de comunicación, entonces envía a todos los vecinos un CTS (Clear To Send). Tanto A y C reciben el CTS, pero el paquete sólo posee información que indica que A es quien pidió este requerimiento, por lo que C toma el paquete y no hace nada hasta un lapso de tiempo aleatorio que utilizará para enviar un RTS en el caso que desee utilizar el canal de comunicación con B. A toma el paquete CTS y comienza con el envío de paquetes correspondiente. En el año 1994, sobre la base de estudios de simulación realizados al protocolo MACA, se creó MACAW (Multiple Access with Colission Avoidance for Wireless). Se apreció en el protocolo MACA que, sin acuse de recibo por parte de la capa de enlace de datos, los marcos que se perdían no eran retransmitidos hasta que la capa de transporte notaba su ausencia, lo cual ocurría mucho después. Este problema fue resuelto mediante la introducción de un nuevo paquete denominado ACK (Acknowledgment), el cual es despachado cada vez que el envío de datos ha sido exitoso. También se observó que el sistema CSMA (Carrier Sense Multiple Access) es útil para evitar la confusión que produce el que una estación transmita un RTS al mismo tiempo que otra cercana, por lo que se agrega la detección de portadora. Esto, unido a una serie de otras mejoras constituyen el protocolo antes mencionado.

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Luego, el desarrollo de tecnologías inalámbricas apuntó hacia el desarrollo de redes en base a un nuevo protocolo en el mercado: 802.11

El estándar 802.11 fue definido en el año 1997 y especificaba una tasa de transferencia de datos nominal de 1 y 2 [Mbps]. Los datos podían ser transmitidos por Infrarrojo (IR), saltos de frecuencia o por DSSS. Esto era realizado en la banda de 2,4 [GHz] y utilizaba como control de acceso al medio la tecnología CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Colission Avoidance).

Desde entonces se han constituido una serie de desarrollos por el grupo de trabajo 11 de la

comisión 802 de la IEEE, las cuales serán revisadas mas adelante. La Tabla 2-1 muestra las normas construidas y las que se encuentran bajo estudio por el mencionado grupo.

IEEE 802.11 Descripción Año

Legacy El estándar original de 1 a 2 [Mbps] 1999 a Estándar de 5 [GHz] y 54 [Mbps] 2001 b Modificaciones a 802.11 Legacy para soportar 5,5 y 11 [Mbps] 1999 c Procedimientos para operación de equipos en modo Bridge 2001 d Extensiones Internacionales de Roaming 2001 e Recomendaciones de QoS 2005 f Inter-Access Point Protocol 2003(2006) g Estándar de 2,4 [GHz] y 54 [Mbps] 2003 h Manejo del espectro para 802.11a para compatibilidad europea 2004 i Recomendaciones para el ámbito de seguridad. 2004 j Extensiones para Japón 2004 k Realces para mediciones de los recursos radiales 2007** l Reservado y prohibido usar m Mantenimiento del estándar: probabilidades y fines 2006* n Mejoramiento de tasas de transferencia utilizando MIMO 2007* o Reservado y prohibido usar p WAVE - Wireless Access for Vehicular Enviroments 2008* q Reservado y prohibido usar r Fast Roaming 2007* s ESS Mesh Networking 2008* t WPP - Wireless Performance Prediction u Trabajo conjunto con otros estándar no 802 (como celular) v Manejo de redes inalámbricas w Protección de paquetes de manejo 2008* x Reservado y prohibido usar y Propuesta para trabajar en la banda de 3,5 [GHz]

Tabla 2-1: listado de las distintas normas vinculadas al estándar Wi-Fi [18].

* Los normas con * aun no son finalizadas. Su fecha estimativa de entrega es la que aparece en el recuadro.

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Wi-Fi define una serie de elementos referentes al trabajo de las redes que se constituyen en éste estándar, las cuales son nombradas y explicadas a continuación.

2.3.2. Componentes de la arquitectura 802.11.

El estándar 802.11 es definido por la IEEE como una arquitectura tanto de capa física como

de enlace según el modelo OSI5. Esto requiere una serie de funciones y definiciones de sistemas que permitan plasmar éste comportamiento en la realidad. La figura 2.14 exhibe las diferentes capas de comunicación desarrolladas por la IEEE, dentro de los cuales se encuentra la norma Wi-Fi.

Figura 2.14: modelo de acceso de las distintas normas IEEE 802.

La norma Wi-Fi define una serie de componentes básicos que permiten construir una

WLAN con soporte para los equipos que se adhieren al estándar mencionado. Dentro de ellas, el BSS (Basic Service Set) es el bloque principal para la construcción de una Wi-Fi LAN. La Figura 2.15 muestra un BSS con tres estaciones asociadas a él.

Figura 2.15: BSS con tres estaciones asociadas.

Ahora bien, la mínima expresión de una WLAN puede ser construida bajo la base de dos estaciones y una conexión entre ellos en estilo Ad-Hoc. Para ello, el BSS pasa a llamarse IBSS (Independent BSS) ya que cada una de las estaciones de trabajo cuenta con ésta, y es independiente una de la otra. Este tipo de LAN puede ser construido sin previa planificación, ya que la conexión se 5 El Open Systems Interconnection Referente Model, o modelo OSI, es una referencia compuesta por 7 capas que busca la explicación de las diferentes tareas llevadas a cabo por las redes computacionales de manera independiente, de forma tal de separar las funciones de estas redes.

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establecerá mientras sus IBSS se encuentren en contacto a través de un enlace punto a punto temporal, tal como fuera descrito en la conexión Ad-Hoc.

Figura 2.16: ejemplo de comunicación entre dos dispositivos por topología Ad-Hoc.

Aparte de existir de forma independiente, el BSS puede ser también un componente más de

una red constituida por muchos BSS’s. La interconexión de distintos BSS’s en un solo sistema es llamado DS (Distribution System). Esto se lleva a cabo a través de equipos que permitan la conexión del BSS con el DS, los cuales son más conocidos como AP (Access Point). Estos elementos pueden ser utilizados como simples estaciones en un BSS, como puente entre dos BSS’s determinados, como ambos o como un abastecedor de un BSS determinado. Ahora, el sistema constituido el BSS y el DS, unidos a través de un AP es llamado ESS (Extended Service Set). La Figura 2.17 presenta un ejemplo de este sistema.

Figura 2.17: esquema de un ESS.

Si bien la figura muestra un ESS que incluye componentes cableados a la red, esto no es siempre de esta forma, ya que el medio alámbrico que interconecta los dos AP’s puede ser también un enlace inalámbrico punto a punto.

Ahora bien, para el caso de conexiones de punto a multipunto, también conocido como modo Infraestructura, las asociaciones entre las estaciones y los BSS’s son dinámicas, lo que quiere

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decir que no están en un mismo estado en todo momento. Luego, para transformarse en miembro de un determinado BSS, la estación debe estar asociada, lo cual se produce con el uso de un DSS (Distribution System Service).

802.11 explícitamente no define los detalles de una implementación de un DS. Sin embargo la

norma define servicios, dentro de los cuales existen dos categorías: los servicios de estación o SS (Station Service) y los DSS ya mencionados. Dentro de las SS están los servicios de autenticación, desautenticación, privacidad y entrega de MSDU6. Para los DSS los servicios son autenticación, desautenticación, distribución, integración y reasociación.

Como puede apreciarse entonces, los servicios de autenticación y privacidad juegan un papel

importante en las redes inalámbricas, punto que se verá a continuación.

2.3.3. Seguridad: privacidad y AAA.

La seguridad en redes inalámbricas es un factor importante debido a que no se posee un

medio “controlado” como lo es el cableado, si no que se utiliza un bien público como es el aire y el cual, debido a su libre acceso, es un problema para la privacidad de las comunicaciones.

Este control es dividido en dos grandes grupos: la privacidad de las comunicaciones

inalámbricas y los protocolos relacionados con la sigla AAA7.

Privacidad

En el ámbito de la privacidad de las comunicaciones inalámbricas se tiene en primera instancia el algoritmo WEP8. Este fue creado con la finalidad de proveer de confidencialidad a las redes inalámbricas en una forma comparable a la utilizada para las redes cableadas. El algoritmo cifra la información transmitida a través del método RC4, también conocido como cifrado de flujo, el cual genera un flujo pseudo-aleatorio de bits que es mezclado con una frase predeterminada utilizada para la conexión de usuarios a la red protegida. Estas claves pueden ser de 64 o 128 bits.

Si bien WEP entrega aspectos de seguridad que no se poseen con una red abierta, también es

cierto que posee muchas fallas. Una de las más grandes se debe a que los vectores de inicialización son muchos por lo cual es muy probable encontrar dos mensajes con el mismo vector, lo que permite la captura de paquetes y la intercepción de la clave. Este fenómeno vuelve inseguras las redes construidas en base a este tipo de protección (existen algoritmos en Linux OS que permiten romper la seguridad WEP en 2 minutos).

Aunque es un tipo de encriptación de poca seguridad, es utilizado de todas formas como

método de control de acceso a redes domesticas. Sin embargo, el nivel de seguridad requerido por corporaciones industriales y/o comerciales, así como entidades educacionales y muchos otros organismos que manejen información importante y/o confidencial debe ser de una mayor envergadura. Es de esta manera que WPA es recomendado como el reemplazante seguro de WEP.

6 MSDU: MAC Service Data Unit. 7 AAA: Authentication, Authorization and Accounting. 8 WEP: Wireless Equivalent Privacy.

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WPA (Wi-Fi Protected Access) es un algoritmo creado por la Wi-Fi Alliance que entrega seguridad a las redes inalámbricas de una mayor nivel que WEP. Fue diseñado principalmente para trabajar junto con un servidor de autenticación 802.1x, pero también puede trabajar en un ambiente menos seguro basado en lo que se llama “pre-shared key” que consiste en una clave predefinida de manera muy parecida a WEP. La gran diferencia entre WEP y WPA esta basada en la utilización del protocolo TKIP9. Este método realiza modificación de llaves de manera dinámica de 128 bits, lo que permite que las claves que puedan ser capturadas no sean permanentes con el fin de evitar la conexión de usuarios con estas.

Existe además una versión mejorada del algoritmo anteriormente descrito que recibe el

nombre de WPA2. Este implementa todas las características obligatorias determinadas por el estándar 802.11i, e incluye un algoritmo que utiliza encriptación tipo AES10, mejorando el desempeño en cuanto a seguridad de una red. AAA.

Tal como lo indica su sigla, esta función está subdivida en tres tipos de acciones que atienden distintas aristas de trabajo. Si bien estas funciones pueden ser implementadas en ambientes no necesariamente inalámbricos, el estudio se centrará en las redes Wi-Fi.

• Autenticación. Se refiere a la confirmación de un usuario que está solicitando servicios a la plataforma de red, ya sea alámbrica o inalámbrica. Esta autenticación se lleva a cabo a través de la presentación de algún tipo de credencial o identidad. Uno de los métodos mas utilizados es el llamado 802.1x.

• Autorización. Se refiere a la prestación de ciertos servicios predeterminados a la conexión del usuario, dependiendo de la identidad que este posea y los privilegios asignados dentro de la red. Algunos ejemplos de estos servicios son la administración de ancho de banda de conexión exclusivo, calidad de servicio, filtrado de direcciones IP, etc.

• Accounting (cuentas). Apunta a la medición del uso de recursos de un usuario en la red. Un ejemplo característico de esto es la cantidad de minutos que le pueden quedar a un usuario para realizar llamadas de VoIP.

Existen variados elementos que realizan estas tres funciones, destacándose los servidores

TACACS, DIAMETER y RADIUS. En lo referente a la autenticación, existe un método mas conocido como 802.1x. Consiste en

un mecanismo ideado por la IEEE para el control de acceso de mecanismos a través de puertos.

9 TKIP: Temporal Key Integrity Protocol. 10 AES: Advanced Encryption Standard

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Figura 2.18: esquema simplificado de autenticación 802.1x.

La Figura 2.18 muestra un el proceso de autenticación 802.1x de manera simple. Se aprecia que existen tres elementos constituyentes de la autenticación: el Suplicante, que es el equipo que requiere conexión o algún tipo de servicio dado por la red, el Autenticador, que es quien tramita los requerimientos (el cual, en el caso de las redes inalámbricas es conocido también como NAS11), y el Authentication Server o Servidor de Autenticación que es quien revisa los permisos y credenciales del suplicante para otorgar o no el servicio o conexión solicitados. En primera instancia el suplicante solicita servicio al Autenticador, quien realiza la redirección de esta comunicación hacia el servidor de autenticación, que revisa las credenciales y/o identificaciones que posee el equipo. En caso de ser positivo, le entrega acceso al servicio requerido, el cual, en este caso, es Internet, pero perfectamente puede ser implementado para entrar a una VPN12 u otros recursos de red.. De caso contrario, se establece una conexión de conectividad nula (no posee los permisos para ocupar los recursos de red).

La autenticación es utilizada en varios puntos de acceso inalámbricos y trabaja generalmente

por medio de un protocolo llamado EAP13. Este método no es de autenticación propiamente tal si no más bien es un marco de autenticación para conexiones punto a punto con el Servidor de Autenticación. Es utilizado tanto por WPA como por WPA2.

Existen alrededor de 40 tipos de métodos EAP. Dentro de los más utilizados se encuentran:

• EAP – TLS. Definido en el RFC 2716, es un estándar abierto confeccionado por la IETF14, el cual implementa una comunicación segura a través de la capa de transporte del modelo OSI (Transport Layer Security: TLS). El intercambio de certificados entre suplicante y el servidor de autenticación es mutuo, por lo que el cliente debe poseer un certificado que acredite su clase, al igual que para el servidor. Es considerado uno de los mecanismos EAP más seguros, a pesar de que no es el más implementado debido a la impopularidad del requerimiento de credenciales en el lado del cliente.

11 NAS: Network Access Server. 12 VPN: Virtual Private Network. 13 EAP: Extensible Authentication Protocol 14 IETF: Internet Engineering Task Force.

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• PEAP. Protected EAP es un protocolo desarrollado en conjunto por Cisco Systems, Microsoft y RSA Security. Es similar al diseño de EAP – TLS con la salvedad de que los equipos que deben entregar certificados son los de servidor solamente. El cliente no requiere certificados que lo acrediten como tal para abrir el túnel de seguridad TLS, lo que hace que este tipo de marco autenticador sea más popular que EAP - TLS..

• LEAP. Proveniente del inglés Lightweight EAP, es un mecanismo propietario de Cisco Systems. Posee muchas vulnerabilidades que lo hacen perder terreno respecto a sus pares, por lo cual no es muy masivo (sin contar que Microsoft no tiene un soporte explicito para este tipo de protocolo).

Una vez explicados a groso modo los alcances referentes a la seguridad de las redes inalámbricas es importante mostrar cual son los estándares desarrollados por la IEEE referentes a Wi-Fi.

2.3.4. Normas 802.11

El grupo de trabajo nº 11 de la Comisión estandarizadota para LAN/MAN de la IEEE no ha

desarrollado solo un estándar Wi-Fi. La tecnología es constituida por una serie de normas que buscan el mejor desempeño del estándar y la definición de operación bajo distintas formas. A continuación se presenta una explicación de algunas de las normas 802.11.

802.11 Legacy

Como ya se expuso anteriormente en la parte de antecedentes históricos, 802.11 Legacy consiste en la versión original de la norma y fue lanzada en 1997, especificando su operación a tasas de transferencia de datos de 1 [Mbps] a 2 [Mbps] los cuales pueden ser transmitidos tanto por vía infrarroja (IR) o por medio de DSSS en la banda de frecuencia de 2,4 [GHz]. También define como método de acceso al medio lo que se llama CSMA/CA para mejorar el desempeño de los equipos.

Si bien esta norma sienta un gran precedente, posee vulnerabilidades en el ámbito de la

estandarización de los equipos utilizados, por lo que, rápidamente, fue reemplazado por la enmienda a la norma llamado 802.11b.

802.11b

Esta enmienda fue lanzada en 1999. La tasa de transferencia es aumentada a 11 [Mbps] como valor máximo y 6,5 [Mbps] como valor típico. Posee tasas de transferencia mas bajas de 5,5 [Mbps], 2 [Mbps] y 1 [Mbps] También utiliza CSMA/CA, como lo hace su predecesor. Técnicamente hablando, 802.11b utiliza codificación CCK15 como técnica de modulación. Es comúnmente utilizado como conexión de punto a multipunto a través de la irradiación de un BSS . En el estándar

15 CCK: Complementary code keying.

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el nombre del BSS es lo que se llama como SSID16. La banda de frecuencias utilizada por la norma es la de 2,4 [GHz], la que se puede ver desglosada en la Tabla 2-2:

Dominios regulatorios Número de

canal Frecuencia Central del canal [MHz] FCC IC ETSI España Francia MKK

1 2412 Si Si Si No No No 2 2417 Si Si Si No No No




9 2452 Si Si Si No No No 10 2457 Si Si Si Si Si No

11 2462 Si Si Si Si Si No 12 2467 No No Si No Si No

13 2472 No No Si No Si No

14 2484 No No No No No Si Tabla 2-2: canales de frecuencia para la norma 802.11b/g.

A pesar de los constantes avances y mejoras al estándar, como por ejemplo 802.11b+, los

desarrollos no tuvieron un éxito de mercado debido a la creación de dos normas con mayor tasa de transferencia que se estaban construyendo a esa fecha. El primero en ser lanzado es 802.11a. 802.11a

Ratificado el año 1999, éste estándar usa el mismo protocolo de trabajo que el original (802.11 Legacy), pero opera en la banda de 5 [GHz] y utiliza 52 sub-portadoras a través de la utilización de OFDM, lo que permite alcanzar una tasa de transferencia nominal máxima de 54 [Mbps], lo que permite establecer una tasa de transferencia típica de 25 [Mbps]. Este estándar además posee 12 canales no superpuestos, de los cuales ocho están dedicados a la comunicaciones de interiores y los restantes cuatro para comunicaciones punto a punto. Debido a que trabaja en otra banda, no posee compatibilidad con 802.11b. La Tabla 2-3 muestra las bandas utilizadas por la norma para su funcionamiento:

16 SSID: Service Set Identifier. Es el nombre que lleva un BSS, IBSS o ESS de manera de identificarse del resto de los SS cercanos.

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Dominio Regulatorio

Banda [GHz] Número de

canal Frecuencia Central del canal [MHz]

36 5180

40 5200 44 5220

EE.UU. U-NII Banda Inferior

(5,15 - 5,25)

48 5240 52 5260

56 5280

60 5300 EE.UU.

U-NII Banda Media (5,25 - 5,35)

64 5320 149 5745

153 5765

157 5785 EE.UU.

U-NII Banda Superior (5,725 - 5,825)

161 5805 Tabla 2-3: bandas utilizadas en 802.11a.

Este estándar posee una cantidad de interferencia menor que la banda de 2,4 [GHz], la cual

se utiliza para muchos tipos de comunicaciones. Esto, sin embargo, trae una serie de inconvenientes, como la restricción de línea vista a las conexiones en esta norma, debido a la absorción de la señal que se produce por parte de obstáculos, provocando que la señal no penetre a los edificios de manera óptima. Esta razón hace que la implementación de la norma se lleve a cabo en países ligados con normativas telecomunicacionales provenientes de Japón y Estados Unidos. Los países con utilización de regulación europea no poseen un claro manejo de este tipo de estándar debido a la salida de otro tipo de alternativas más acordes a su forma de operación..

Junto con el lanzamiento de 802.11a, la IEEE lanzó un estándar que mejora el

comportamiento en la banda de 2,4 [GHz], llamado 802.11g. 802.11g

Tal como se mencionó, este estándar mejora el desempeño de la antigua norma 802.11b a través de la utilización de OFDM, por lo que las tasa de transferencia nominales poseen valores similares a los de 802.11ª, esto es, 54 [Mbps] como velocidad máxima y 25 [Mbps] como tasa típica. El estándar especifica también sub-velocidades de 6, 9, 12, 18, 24, 36 y 48 [Mbps].

A pesar de la gran popularidad de 802.11b y 802.11g, es importante recalcar que ambos son

afectados por problemas de interferencia debido a la radiación de equipos domésticos como microondas o controles remotos de televisores, ya que utilizan la misma banda de frecuencia (Tabla 2-2).

802.11i

Esta norma no es de transmisión de datos propiamente tal, sino mas bien una recomendación y estandarización referente a la seguridad en redes inalámbricas. El concepto de RSNA es muy

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utilizado en esta norma y define un antes y un después en la protección de redes. Además, las directrices de privacidad (WEP, WPA, WPA-PSK) y de autenticación son tocados por este estándar.

802.11n

En enero del 2004, la IEEE anunció la creación de un grupo de trabajo para realizar mejoras a los estándares entregados en base a la tecnología MIMO17, el cual utiliza múltiples antenas en modo transmisor y receptor (individualizadas) de manera de obtener velocidades de transferencia de datos mayores. Este estándar lleva el nombre de 802.11n y se espera su entrega en 2007. Este estándar tiene una tasa de transferencia teórica máxima de 540 [Mbps] y una típica de 200 [Mbps]. Si bien no está especificada una banda de trabajo de frecuencia, al momento de impresión de esta memoria, se espera que sean la de 2,4 [GHz] o bien la de 5 [GHz]. Una vez finalizado el proceso de estudio de las generalidades de las conexiones inalámbricas y específicamente de la tecnología Wi-Fi, se procede a la construcción de la metodología de trabajo para el proyecto de implementación del piloto.

17 MIMO: Multiple Input Multiple Output

31

Capítulo 3 Metodología y Plan de Trabajo.

3.1. Metodología.

El objetivo de este trabajo de memoria consiste en la estructuración de una plataforma piloto que provea de servicios de diferente índole a un sector geográfico determinado, con el fin de establecer directrices para un futuro servicio inalámbrico de mayor envergadura, el cual tendrá las mismas características que el montado en menor escala.

El proyecto piloto a diseñar y construir seguirá la forma presentada por la Figura 3.1:

Figura 3.1: esquema del piloto que se busca implementar.

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El sistema consta de tres nodos inalámbricos. Estos poseen enlaces entre ellos en norma 802.11a y acceso a los usuarios en 802.11g. A través de esta plataforma se entregan una serie de funcionalidades, tanto de redes como de servicios, lo que se puede apreciar de manera rápida en la figura 3.1.

La solución busca satisfacer los requerimientos de la Ilustre Municipalidad de Peñalolén, con

el fin de generar una solución integral de comunicación inalámbrica. Es por esto que el estudio de un piloto de proyecto es importante para la revisión de la funcionalidad de la plataforma propiamente tal y de los equipos que serán utilizados para el prototipo.

En el marco del desarrollo del trabajo de memoria, es necesario dividir la labor en bloques de

avances que permitan ordenar y estructurar el diseño y la implementación del proyecto. Las etapas son:

• Determinación de posibles servicios. Suponiendo el conocimiento cabal de la tecnología especifica y el equipamiento que se utilizará, se tiene entonces que dicho aprendizaje permite conocer los posibles servicios que puede ofrecer el dispositivo de forma tal de hacer un plan de pruebas enfocado a determinar la factibilidad de estos servicios provistos con los implementos que se poseen en el presente. También es necesario hacer, en base a esta información, un requerimiento de equipos extras necesarios para las distintas pruebas de laboratorio a efectuar, debido a que los equipos presenten funcionalidades que necesitan de elementos externos. Todo esto se encuentra enmarcado en un futuro trabajo de laboratorio, diseñado a través de esta determinación de servicios. • Determinación de parámetros teóricos de conexión. Para poder continuar con el proceso relativo al diseño del prototipo de plataforma, es necesario realizar un estudio de los condicionamientos teóricos que se deben tomar en cuenta al realizar las conexiones.

• Diseño del piloto. A partir de los servicios que se pueden entregar, las especificaciones de los enlaces y los elementos físicos con los que se dispone, se diseña la solución. Luego de esto es posible comenzar a realizar la parte final de implementación. • Pruebas de funcionalidad en laboratorio. Este trabajo ayuda a conocer en profundidad el equipo para así revisar las funcionalidades y modos de configuración del dispositivo, y verificar los servicios que a priori han sido estimados para la plataforma a desarrollar. Se implementa, entonces, una etapa de pruebas para así conocer de forma práctica las capacidades que puede tener el equipo en estudio, que es el que posteriormente suministrará servicio inalámbrico a la plataforma piloto. De esta forma pretende configurar escenarios con la mayor cantidad de dificultades posibles para conocer el funcionamiento del equipo para el momento de dar el soporte necesario a la plataforma y determinar si efectivamente los servicios que se pensaban obtener con la instalación de la red inalámbrica son posibles de entregar, además de algún otro servicio que pueda ser soportado luego del estudio funcional práctico.

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• Marco Especial de Implementación. Luego de diseñar la solución, se procede al estudio de la futura implementación de la plataforma inalámbrica sobre el territorio estimado, que en este caso es la Ilustre Municipalidad de Peñalolén. Bajo este escenario se ven los puntos de instalación, constatación de línea vista, estimación de tasa de transferencia nominal y empírica, entre otras cosas.

Este tipo de metodología de trabajo no es un estándar en este ámbito, sin embargo cumple las características requeridas para este proyecto en particular. Existen empresas integradoras y proveedoras, tanto de servicios como de insumos, que proponen otro tipo de metodologías. El anexo C muestra el modo de trabajo que debe tener un proyecto de tecnología inalámbrica siguiendo recomendaciones de CiscoSystems.

3.2. Trabajo de Laboratorio

Luego del estudio de tecnologías y equipamiento, es necesario realizar trabajos prácticos a nivel de laboratorio que permitan conocer los limites, funcionalidades y potencialidades que tiene la red que se desea implementar. Para ello el desarrollo en esta área consiste en una serie de maquetas montadas en el laboratorio de Magenta S.A. divididas en etapas que son las presentadas a continuación

a) Prueba de establecimiento de conexión y funcionalidades especiales a través del equipo OWS.

Figura 3.2: primera maqueta de laboratorio.

En la Figura 3.2 se puede apreciar el primer montaje de prueba en el laboratorio. Este

modelo será implementado para realizar tareas relacionadas con las funcionalidades que posee el equipo de manera individual y que no involucran su funcionamiento en la red enmallada propiamente tal.

Antes que todo es prioritario establecer una comunicación directa con el equipo OWS para poder acceder a su consola de configuración y revisar cada una de las funcionalidades de su sistema operativo, para así poder determinar que tipo de facilidades y restricciones se tendrán al momento de montar una plataforma de servicios con este elemento.

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En segundo lugar, se establece comunicación a través del equipo OWS 2400 con el fin de acceder a una red cualquiera de manera que se obtenga conexión hacia y desde los equipos dentro de la red. Esta debe ser establecida mediante la asociación a una radio Wi-Fi perteneciente al equipos OWS, la cual debe ser tanto en norma 802.11a como en 80211g para poder establecer las líneas de enlaces, tanto para los usuarios como para los equipos que conformarán la malla inalámbrica. Una vez establecidas las distintas conexiones impuesta en el comienzo, se procede a realizar una serie de configuraciones para establecer comunicaciones seguras a través de autenticación de usuarios (Lista de acceso, bases de datos, RADIUS) y encriptación de datos (Abierta, WEP, WPA). Todo esto se realiza en el equipo servidor de la topología Mesh, aunque estas acciones deben ser homologadas en otros equipos esclavos. Es importante hacer hincapié en que el equipo OWS debe ser entendido tanto en su parte asociada al software como a la de hardware, con lo que se vuelve necesario conocer el equipo por dentro, sus componentes físicos. Esto lleva a la determinación de modos de trabajo con menores recursos, que pueden ser utilizados en soluciones que requieran ser económicas. Luego se prueban la serie de funcionalidades especificas de acuerdo al manual de configuraciones. Dentro de ellas se encuentran las presentadas a continuación:

• Segmentación de Radios (SSID y VLAN).

• Encriptación y Autenticación.

• Configuración de IP’s estáticas y dinámicas.

• Limitación de usuarios y aceptación de usuarios mediante MAC.

• Asignación de frecuencias de transmisión.

• Potencia de transmisión de antenas.

• Detección de dispositivos extraños.

• Priorización de paquetes.

Luego de esto es importante ver el funcionamiento de dos nodos y la interconexión entre

ellos y los terminales de usuario.

b) Conexión de dos nodos OWS y establecimiento de funcionalidades.

Figura 3.3: maqueta del segundo montaje de laboratorio.

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La Figura 3.3 muestra la configuración de la segunda maqueta. Ésta busca construir una red Mesh de dos nodos y establecer comunicaciones entre los equipos terminales y también del equipo hacia fuera con el fin de probar las funcionalidades del dispositivo inalámbrico. Tal como se aprecia en la figura 3.3, la comunicación entre equipos Mesh se establece a través del estándar 802.11a, que permite una distancia de alcance mayor y posee una mayor tolerancia a la interferencia de elementos domésticos como control remotos o microondas. Luego, la conexión establecida entre los equipos Mesh y los terminales se realiza sobre una superficie Wi-Fi en 802.11g, con una mayor tolerancia ante las multitrayectorias y pérdidas producidas por los obstáculos que pueda tener en su zona. Finalmente, se establece la comunicación de uno de los equipos Mesh con un servicio determinado a través de un router y posteriormente un servidor DHCP o en su defecto que el router posea esta capacidad, tal como se mostrara en la maqueta anterior.

Al realizar esta maqueta se puede conocer el desempeño de comunicación entre los equipos Mesh de manera tal de realizar el piloto en terreno, que contempla la conexión de tres dispositivos de esta naturaleza. Esto no puede ser llevado a cabo dentro del laboratorio debido a que las condiciones de implementación no serán las optimas (espacio reducido)

Una vez establecidas estas funciones es importante el constatar el establecimiento de una

serie de servicios, los cuales fueron estimados en un punto anterior del trabajo, a través de la plataforma y ver el desempeño de estos.

3.3. Diseño e Implementación de piloto.

La etapa explicada a continuación es la parte central del proyecto, ya que involucra el estudio teórico de las condiciones nominales de conexión entre los equipos y los terminales asignados a los usuarios de la red, como también las condiciones de instalación y montaje de los equipos que brindarán la plataforma MESH al área geográfica determinada

En primer lugar se encuentra el trabajo de diseño de la solución inalámbrica. Para esto se deben realizar una serie de estudios relacionados a las condiciones nominales, entre los cuales son estudiados a continuación.

• Establecimiento de las directrices de la construcción de la plataforma inalámbrica

• Estudio de pérdidas de propagación.

• Cálculos de Zona de Fresnel.

• Estudio de tipos de antenas.

• Sensitividad de receptor y niveles de ancho de banda de conexión.

• Estudio topográfico del área de instalación.

Estos trabajos tienen el objetivo de estimar cuales son las condiciones en las cuales se deben

trazar los enlaces entre los equipos Mesh y las zonas de acceso para usuarios terminales, los tipos de implementos necesarios y las tasa de transferencia que se tendrán ante ciertas distancias. También es

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importante revisar el relieve del lugar de instalación ya que de esto dependen tanto las antenas que se deben instalar como las distancias efectivas que se deben tomar en cuenta para asegurar línea de vista y las condiciones en las que se establecerán las conexiones y si esto es efectivamente posible.

A continuación se lleva a cabo la implementación de la plataforma inalámbrica, apuntando a

la prueba de servicios que normalmente soporta una plataforma cableada. También es necesario ver su desempeño con respecto a parámetros de calidad de servicio.

Luego de esta parte, se está en condiciones de estimar cuales serían los puntos que mejor

cumplirán los requerimientos de conectividad y ancho de banda de la solución, con lo que se procederá a la instalación de equipos.

El estudio de la solución particular se divide en las siguientes etapas:

• Estimación del lugar físico de instalación.

• Instalación del equipo Maestro.

• Límites de conectividad inalámbrica, tanto en norma 802.11a como para norma 802.11g.

• Instalación de los siguientes nodos.

• Pruebas de enlace troncal y local.

• Pruebas finales.

En el marco de este trabajo se contempla diseñar un protocolo de pruebas de terreno, con el

propósito de asegurar el funcionamiento de la red. El documento tendrá utilidad tanto para el equipo instalador como para el usuario, y permitirá comprobar los tipos de funcionalidades y servicios de correcto desempeño.

3.4. Software a utilizar.

A lo largo de este trabajo, será necesario utilizar ciertos programas computacionales que posibilitarán las pruebas referentes al funcionamiento del equipo inalámbrico. Cada uno de estos se describen a continuación.

a) Manager/One: El equipo Outdoor Wireless Systems (OWS) cuenta con el sistema operativo Manager/One, el cual permite configurar todo lo referente a la red inalámbrica MESH constituida por el equipo. Posee tanto interfaz Web como de línea de comandos y maneja tanto el cerebro como las unidades de radio.

b) Ethereal: este es un programa analizador de protocolos que permite capturar el tráfico que

se está realizando a través de una interfaz de red (tarjeta inalámbrica, de Ethernet o dial up). De esta manera se puede visualizar las diferentes etapas que debe pasar la información para cada tipo de prueba específica (autenticación, servicio DHCP o establecimiento de conexión). También posee interfaz gráfica y trabajo por línea de comandos.

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c) Cisco IOS: es el sistema operativo de los equipos Cisco. Es utilizado para configurar las funcionalidades especiales de tanto los routers y switches ocupados en las pruebas. Servicio DHCP, creación de VLANs18 y realización de NAT19, entre otras cosas, son posibles de configurar a través de este sistema. Está disponible solo en formato de configuración por consola y exige una conexión a través de puerto serial.

d) Google Earth: es un software que consiste en la visualización de zonas geográficas

determinadas por medio de satélites pertenecientes a la NASA. Este programa servirá para realizar los planos referentes a la solución que se implementará en terreno, en función de ciertos parámetros como distancias o alturas de los puntos de ubicación..

e) CiscoSecure ACS y Radiator: estos programas tienen el objetivo de permitir a la red

inalámbrica realizar una autenticación RADIUS por medio de diferentes protocolos (PEAP, LEAP, EAP-TLS, etc). CiscoSecure ACS es de configuración Web y debe ser instalado en un computador con sistema operativo Windows 200X Server. Radiador funciona sobre un sistema operativo Linux, lo cual permite tener una solución de autenticación Opensource.

f) Iperf: programa que permite realizar pruebas de tráfico, tanto UDP como TCP. Posee

configuración por línea de comandos y una interfaz gráfica llevada a cabo por un Java Applet de nombre Jperf. Este programa permite realizar medición de tasa de transferencia y de jitter del tráfico creado. Debe ser cargado en dos terminales, uno configurado como cliente y el otro como servidor.

g) DOS: a través de una serie de comandos de este sistema se realizan mediciones de

conectividad y de alcance de enlaces, para así revisar la accesibilidad a la red estructurada por la malla inalámbrica.

h) NetStumbler: software computacional que será cargado sobre un laptop que permite la

localización de zonas inalámbricas y la determinación de ciertos parámetros de relevancia, como potencia de señal, cantidad de bits perdidos, razón de señal a ruido, etc.

3.5. Equipamiento a utilizar.

El desarrollo de la tecnología inalámbrica Mesh ha presentado un aumento importante en los últimos años y se espera una acelerización de este proceso en el futuro. Según estudios estadounidenses, en EE.UU. el mercado inalámbrico Mesh, en lo que se refiere a equipamiento, aumentará desde los 116 millones a 1.300 millones de dólares al año 2009. En este sentido, los más grandes consumidores de redes inalámbricas de estas características son las municipalidades a lo largo y ancho del mundo, tal como sucede en este proyecto.

La empresa estadounidense StrixSystems, fundada en el año 2000 y con centro de operaciones

en Calabasas, California, es uno de los líderes mundiales de la implementación de este tipo de redes inalámbricas. Su familia de productos está basada en la estructuración de un software de manejo central llamado Access/One la cual permite una solución escalable y flexible.

18 Abreviación para Virtual Local Area Networks. 19 Abreviación para Network Address Translation.

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Los equipos que tienen relación con los distintos tipos de trabajo y ubicación de la arquitectura de StrixSystems son los nombrados y mostrados a continuación.

• OWS: Este tipo de equipo se utiliza para desplegar redes que requieren extensiones de largo alcance y de una potencia mayor, además de la instalación del equipamiento en lugares de exterior que requieren que los dispositivos tengan protección para las inclemencias del clima. En particular es importante decir que, como se ha dicho anteriormente, este es el equipo que será utilizado para el montaje de la red inalámbrica enmallada.

Figura 3.4: Outdoor Wireless System de la marca StrixSystems.

• IWS: Indoor Wireless System es el equipamiento construido por StrixSystems para sistemas que necesitan cobertura en sectores cerrados, como oficinas, casa y/o departamentos. Posee la misma filosofía de funcionamiento que el OWS pero tiene un menor rango de cobertura y, por ende, una menor potencia de emisión.

Figura 3.5: IWS de la marca StrixSystems.

• EWS: es un modelo de equipo estilo CPE que extiende la disponibilidad y movilidad de las redes montadas por los equipos OWS. Esta solución busca ser una alternativa que apunta a soluciones que necesiten la conexión de redes LAN, laptops y teléfonos VoIP.

La filosofía de funcionamiento de estos equipos se remite a la utilización de dos tipos de

tarjetas. En primer lugar se tiene las tarjetas de radio, las cuales vienen habilitadas en todos los equipos de la línea StrixSystems (OWS, IWS y EWS). Cada una de estas tarjetas tiene soporte para norma 802.11a y 802.11b/g. Poseen una irradiación máxima de 26 [dBm] y capacidad para 2 antenas en norma a y dos para norma b/g.

A pesar de que las tarjetas de radio son un elemento muy importante ya que permiten la

conexión de usuarios al sistema, el la tarjeta llamada Network Server (Servidor de red) la que maneja la inteligencia de la plataforma, permitiendo conocer y estructurar los caminos que deben seguir las

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tarjetas de radio de manera tal de comunicarse entre si y el manejo de las capacidades de cada una de estas.

Una de las funciones mas importante del Network Server (nombre también dado al equipo que

dentro de la malla contiene a esta tarjeta, la cual no es necesaria tener en cada uno de los nodos) es la de confeccionar la tabla de rutas que deben seguir los equipos de manera tal de establecer una comunicación directa y fluida entre todos los equipos de la malla. Es también el que maneja el sistema en caso de la pérdida de conexión en un camino de manera tal de no perder esa información y trazar un camino alternativo por el cual deben viajar los datos.

Mesh tiene su fundamentos en las conexiones Ad-Hoc pero con la salvedad de que los equipos

nodales que se conectan en la arquitectura son fijos, por lo que la filosofía de conexión debe ser cambiada levemente. La primera generación de redes Wireless Mesh disponían de una sola radio por lo que las conexiones se hacían limitadas, ya que las antenas no son capaces de manejar dos frecuencias al mismo tiempo. Así el retraso entre saltos en la malla crece significativamente. La segunda generación, que posee dos radios, una para usuarios y otra para la red enmallada, tiene el mismo problema del retardo debido al mismo caso anterior. Sin embargo, la tercera generación, que es la utilizada por el equipo OWS, dispone de 3 o más radios, lo que permite una interacción inmediata entre por lo menos dos nodos, sin la necesidad de desconectar la comunicación entre un equipo y otro para utilizar una nueva frecuencia, lo que implica una disminución importante en el retardo por salto dentro de la malla. La Figura 3.6 muestra el comportamiento de una red Mesh ante un corte de señal.

Figura 3.6: recuperación de conectividad desde un nodo a otro en una red Mesh.

Lo que muestra la Figura 3.6 se logra en el sistema StrixSystem a través de un tipo de algoritmo especial diseñado por el propietario llamado Dinamic Mesh Architecture que asegura una capacidad de conexión de usuario y througput nominal aproximadamente constante, a diferencia de las arquitecturas Ad-Hoc que existen en el mercado, cuya señal se degrada en alrededor de un 50% por salto dentro de la red enmallada. La Figura 3.7 muestra el comportamiento expuesto por el fabricante entre las redes inalámbricas enmalladas actuales y las que poseen el mecanismo propietario Dinamic Mesh Architecture.

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Figura 3.7: comparativa de sistema de enrutamiento en mallas inalámbricas[17].

Tanto los equipos OWS como IWS tienen la funcionalidad de crear este tipo de mallas (ya se menciono que el equipo EWS funciona solo como CPE). Es por esto que para las soluciones integrales entre todos los equipos de la marca requiere un grado mayor de interoperabilidad entre los dispositivos. Al tratarse de un prototipo de plataforma inalámbrica, solo es necesario la utilización de equipos con características outdoor.

3.6. Características Generales de la Municipalidad de Peñalolén.

La Ilustre Municipalidad de Peñalolén fue creada el 15 de noviembre de 1984 a través de el dictamen del Decreto Ley Nº 1-3260 de 1981, el cual crea 17 nuevas comunas para el Gran Santiago. La ubicación especifica en el mapa de Santiago de la comuna se muestra en la figura 3.8 :

Figura 3.8: ubicación geográfica de la comuna de Peñalolén.

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La municipalidad consta de sectores montañosos y tiene una población, según el censo del 2002, de 216.060 habitantes distribuidos en 51.542 viviendas en una superficie total de 54,51 [km2]. Su sede municipal se ubica en Avenida Grecia 8735 y se encuentra regida por el alcalde Claudio Orrego. Peñalolén, a través de su programa “Comuna Digital” requiere la realización de una demo de plataforma inalámbrica de manera tal de revisar sus alcances, tanto técnicos como económicos.

42

Capítulo 4

Diseño e Implementación del prototipo.

4.1 Diseño de la plataforma inalámbrica.

En primer lugar, la plataforma, para realizar un diseño acabado de sus funcionalidades, requiere un conocimiento acabado del desempeño de los equipos StrixSystems (en especifico su equipo para exterior OWS 2400). Es por esto que se llevan a cabo los trabajos descritos en los siguientes sub-capítulos.

4.1.1. Prueba de establecimiento de conexión y funcionalidades especiales a través del equipo OWS.

El nodo 1 es el Servidor de Red o Network Server (NS) y los otros dos serán Esclavos o Slaves

(SL). Cada uno de estos está provisto por dos tarjetas de radio, que soportan 802.11a y 802.11b/g. El equipo que primero debe ser configurado es el Network Server que es quien administra la red enmallada. Sin embargo, este trabajo también puede ser llevado a cabo en los nodos restantes. La Figura 4.1 muestra la primera prueba que debe ser establecida en el desarrollo del trabajo de laboratorio.

Figura 4.1: primera prueba de laboratorio.

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Se debe establecer conexión con el equipo NS de forma de revisar la configuración de éste. La acción puede efectuarse tanto de manera cableada (a través del puerto FastEthernet que posee el equipo NS) como de manera inalámbrica por medio de cualquiera de los radios de emisión disponibles (a, b o g). Es recomendable realizar las modificaciones básicas de forma alámbrica debido a que los cambios referentes a las radios de emisión del dispositivo pueden afectar la conexión a través del otro método. La configuración de fábrica indica que el dispositivo OWS 2400 parte con una dirección IP perteneciente a la red 192.168.0.0, por lo que para efectos de conexión al sistema operativo, el administrador debe fijar su dirección sobre una disponible en esa red. Luego, el administrador puede configurar manualmente la red a la cual debe pertenecer el equipo OWS. La imagen que se muestra a continuación es la entrada al sistema de control de la red inalámbrica con la IP modificada manualmente.

Figura 4.2: página de control de la red inalámbrica a través de web browser.

OWS 2400 tiene la posibilidad de ser manejado mediante telnet, como se muestra en la figura siguiente.

Figura 4.3: vista configuración de OWS 2400 vía Telnet.

44

Luego de realizar el enlace, es necesario actualizar el firmware20 del aparato inalámbrico de manera tal de obtener todos los beneficios mencionados por el manual, el cual está confeccionado bajo la base del nuevo sistema operativo. La actualización puede llevarse a cabo tanto de manera modular (en cada uno de los dispositivos) como general (el Network Server es quien realiza la actualización hacia todos los nodos conectados a la malla inalámbrica).

Al realizar la actualización, se adicionan al sistema de las siguientes funciones:

• Regulación de potencia de salida en cada modulo de radio.

• Restricción de canales de transmisión.

• Operación de radios para norma 802.11g.

• Autenticación de usuarios.

• Encriptación.

• Configuración de prioridad y enrutamiento de VLAN.

• Creación de múltiples SSID con distinta configuración.

• Funcionalidades cliente-servidor, etc.

Luego de esta maniobra, se prueban las distintas funcionalidades físicas del equipo, las cuales

son detalladas a continuación.

• Autenticación y encriptación: el dispositivo puede realizar un control de entradas a un SSID a través de estas funciones. Los tipos de autenticaciones y encriptaciones relacionadas son: Abierta, sin encriptación o con WEP; 802.1x, funcionando con WEP, WPA-PSK, que soporta AES, TKIP y auto-negociación, y WPA.

• Limitación de usuarios: las radios poseen un limite máximo de 128 usuarios. Este limite

puede ser modificado internamente de manera tal de reducir este número y garantizar una mayor velocidad de transmisión de datos a cada uno de ellos, denegar el acceso de clientes a cada radio o realizar estas maniobras en base a una lista de acceso de MAC’s configurada en el cada uno de los SSID’s creados.

• Selección de función de radios: estos dispositivos pueden ser configurados tanto como

cliente o como servidor. En la primera de ellas, la radio permite la conexión tanto de equipos terminales (laptops o teléfonos Wi-Fi) como equipo StrixSystems (tanto OWS como IWS). En la segunda forma, el equipo sólo busca asociarse a otro equipo nodal para construir la malla inalámbrica que se está diseñando.

• Velocidad de transmisión de datos de puerto Ethernet: el aparato posee un entrada

FastEthernet el cual puede ser utilizado tanto para realizar la configuración del dispositivo como para entregar algún tipo de servicio especifico, como la entrada de un ISP21 determinado o salida de troncales de datos hacia un concentrador de tráfico.

20 Firmware es un programa que permite la administración de un dispositivo. 21 ISP: Internet Service Provider.

45

• Creación de SSID’s: el equipo es capaz de crear distintas SSID, permitiendo segmentar la red inalámbrica para distintos de servicios. Estos al ser separados, se les pueden configurar distintas opciones, tanto de autenticación y encriptación., así como permisos de ingreso por ACL22. El equipo posee la funcionalidad de que estos SSID’s son de característica múltiple, lo que permite que todos ellos sean vistos por cualquier dispositivo con conexión inalámbrica. El equipo posee soporte para 16 SSID’s.

• Asignación de VLAN’s a un SSID: al crear un SSID y entrar a su configuración el

dispositivo permite la vinculación de uno de ellos a una VLAN determinada, de forma de diferenciar el tipo de tráfico que se va a llevar de un lado a otro. Dos o mas SSID’s pueden tener la misma VLAN. El equipo soporta hasta 16 VLAN.

• Priorización de paquetes: El equipo incluye la capacidad de priorizar, tal como los señala el

manual de trabajo, los paquetes de tipo RTP correspondiente a los de llamadas a través de Internet, también conocido como VoIP.

• Comandos Telnet: La configuración vía Telnet permite realizar las siguientes funciones:

o get acl: Obtener la lista de acceso asociado al SSID. o get antenna: Indica la diversidad de antena utilizada. o get as: Obtiene las asociaciones de una radio, referidas con su MAC. o get channel: Indica la frecuencia del canal utilizado. o get config ssid “Nombre SSID”: Esta instrucción permite entrar al menú del SSID citado.

Para realizar algún cambio en un SSID (como el número máximo de usuarios) se debe digitar primero esta instrucción.

o get power: Obtiene la potencia de la radio. o get radio: Indica estado de la radio – apagado o encendido. o get station: Da información detallada de los equipos conectados a una radio. o get temperature: Indica la temperatura del equipo. o get voltage: Indica la fuente de voltaje utilizada. o set antenna 1/2: Indica la diversidad de la antena. o set acl allow/enable/deny/disable/strict: Configura la lista de acceso. o set iperfserv enable/disable: Habilita o deshabilita el servidor Iperf en el equipo. o set operating mode ap/wlnc/auto: Configura el modo de operación. La opción wlnc indica

funcionamiento del equipo como backhaul (solo da enlace) o set power full/half/quarter/eight/min: Configura la potencia de la antena. o set radio disable/enable: Enciende o apaga una radio en particular. o Reboot: corresponde al reinicio del sistema o Ftransfer download image: permite descargar y actualizar el firmware del equipo en un FTP

determinado con anterioridad. En la figura 4.4 y 4.5 se muestran tanto las pantallas de configuración de Client Connect como

de Network Connect, las cuales son esenciales para la operación del sistema a implementar.

22 ACL: Access Control List

46

Figura 4.4: configuración vía web browser para modo Network Connect

Figura 4.5: configuración vía web browser para modo Client Connect.

47

Luego de la revisión de estas capacidades del dispositivo, se configuran otro tipo de funcionalidades del equipo, que requieren dispositivos complementarios como routers y switches, tal como se muestra en la figura 4.6.

Figura 4.6: pruebas de VLAN’s e IP’s dinámicas.

En esta experiencia, el equipo es conectado a través de una de las radios del equipo OWS

2400, el cual envía toda la información obtenida por un cable Ethernet con segmentación de VLAN’s a través del estándar 802.1q hacia un switch que posea el mismo tipo de segmentación que el especificado en el equipo OWS 2400. Los resultados obtenidos fueron:

• VLAN: al configurar el switch de manera tal de obtener una puerta de éste como entrada a la VLAN en estudio, y al especificar esta misma VLAN sobre el SSID de conexión del usuario inalámbrico, se comprueba que existe conexión entre ellos a través de comando ping, certificando que el enlace está operativo.

• DHCP: se programa un router para que entregue, ya sea sobre una VLAN o sobre el SSID

por defecto sin encapsulamiento, un servicio de DHCP de manera tal que el equipo que se conecte al SSID correspondiente obtenga su dirección IP de manera dinámica, lo cual fue alcanzado de manera satisfactoria.

Posteriormente se verificó la función de autenticación 802.1x, a través de un servidor RADIUS, el cual permite además de realizar una encriptación a nivel de conexión, exigir la autenticación del usuario sobre la base de datos que posea el servidor. La maqueta utilizada es la que se muestra en la figura 4.7.

48

Figura 4.7: pruebas de AAA23 con servidor RADIUS.

En esta nueva configuración de equipos, el router Cisco 2611 (con servicio DHCP) es reemplazado por un computador en que corre el software de servidor RADIUS, como por ejemplo el Software CiscoSecure ACS o el FreeRadius. La figura 4.8 muestra las etapas en el proceso de autenticación.

Figura 4.8: proceso de autenticación fallido.

En la Figura 4.8 se aprecia un intento fallido de autenticación en el cual el autenticador, que en este caso es el equipos OWS de StrixSystems con la marca de MAC Strix_80:88:16) realiza el requerimiento de identidad al equipo terminal con de MAC Cisco-Li_19:7E:47, el cual es respondido con un ID que no se encuentra en los registros del servidor RADIUS, por lo que este envía un mensaje de falla al autenticador y éste lo redirecciona hacia el usuario.

En la figura 4.9 se muestra las comunicaciones entre el nodo y el equipo del usuario para una autenticación correcta:

23 AAA: Authentication, Authorization and Accounting

49

Figura 4.9: proceso de autenticación correcta

Tal como se viera en la primera acción, el autenticador realiza un requerimiento de identidad

al suplicante, quien responde en este caso con un ID correcto, con lo cual el servidor de autenticación envía un requerimiento de inicio de comunicación PEAP. El suplicante responde afirmativamente mediante un saludo y el servidor envía la respuesta al saludo con un certificado de servidor, el cual puede ser verificado en el lado del suplicante o puede no serlo. En el momento que el cliente verifica el certificado (o lo deja pasar según su configuración) envía una respuesta al PEAP para que se comience a tranzar la información referente a la autenticación del usuario dentro del servidor, finalizando en un mensaje enviado por el servidor de autenticación que es redireccionado por el autenticador hacia el suplicante del tipo Success, tal como aparece en la Figura 4.9. Una vez establecidas estas funciones es necesario comenzar a probar el desempeño de las funciones al quedar enlazados dos nodos conectados entre si por un enlace punto a punto, de manera de diseñar el prototipo de plataforma a implementar.

4.1.2. Conexión de dos nodos OWS y establecimiento de funcionalidades.

En este nivel, el objetivo de las pruebas es el establecer una comunicación entre los equipos

MESH y realizar las mismas funcionalidades que las revisadas en la primera etapa de laboratorio. Para esto se construye la siguiente maqueta.

50

Figura 4.10: maqueta de conexión de dos nodos OWS.

La conexión entre los nodos NS y SL 1 se realiza en el 161, lo cual puede ser configurado

para ser realizado en otro canal de manera manual o automática, permitiendo que el equipo decida en canal se conecta. Luego, el terminal de usuario es situado en la zona Wi-Fi irradiada por el nodo SL 1 de manera tal de probar que las funcionalidades estimadas en la primera parte son también posibles de implementar en un canal distinto al del nodo NS.

Los resultados obtenidos fueron:

• Conexión NS-SL: Se estableció que la conexión entre un nodo y otro en norma 802.11ª.

Esta conexión especifica que un extremo debe ser configurado en modo Client Connect y el otro en modo Network Connect. El enlace entonces establece un canal de comunicación que no puede ser utilizado nuevamente por ningún equipo en modo Network Connect, pero sí puede hacerlo el otro extremo.

• Segmentación de VLAN: el nodo SL puede configurar SSID que posean VLAN

especificas, las cuales serán cursadas con éxito por el nodo NS.

• Asignación de IP dinámica: el terminal de usuario se conecta a un SSID determinado con servicio DHCP a través de la VLAN asignada a este mismo SSID. Luego de conectar al canal correspondiente, el nodo SL envía mediante el enlace del canal 162 (o en el que se encuentren comunicados) el requerimiento del usuario al nodo NS. Este nodo cursa la petición hacia el switch, quien lo destina a la VLAN determinada, en donde se encuentra el router que provee del servicio. Luego, este último asigna una dirección IP determinada, la que es enviada al usuario.

• Limitación de usuarios por SSID: es posible crear en dos o más antenas un SSID del

mismo nombre, pero que tenga características distintas en cuanto a limitación de usuarios. La regla de usuarios por SSID se rige directamente por el canal que haya escogido el usuario para conectarse al SSID en cuestión. La máxima cantidad de usuarios por SSID es de 128.

• Autenticación y encriptación: este punto depende exclusivamente del canal y el SSID que

se esté utilizando, ya que si el SSID correspondiente al canal de conexión escogido tiene autenticación y encriptación de algún tipo (Abierta, WEP, WPA-PSK, etc.), ésta será exigida, independiente de si el otro nodo posee un SSID del mismo nombre en otro canal y no tenga

51

ninguna de estas condiciones. La petición funciona de la misma manera que la asignación de IP dinámica, sólo que esta vez la petición va hacia el servidor de autenticación, que en este caso es un RADIUS.

Finalizando esta etapa, se está en condiciones de probar servicios sobre la plataforma para

revisar el desempeño de la red ante estos requerimientos y si se puede asegurar la calidad del servicio.

4.1.3. Diseño de plataforma inalámbrica.

El diseño de este prototipo se realiza con los elementos de que se dispone para su

construcción:

• 1 equipo OWS 2400 con tarjeta Network Server.

• 2 equipos OWS 2400 trabajando como esclavos.

• 3 antenas omnidireccionales de 12 [dBi] para banda de 5,8 [GHz].

• 3 antenas omnidireccionales de 9 [dBi] para banda de 2,4 [GHz].

Como se ha descrito anteriormente, el enlace entre los nodos será establecido a través de la

conexión NS-SL. Debido a que la red tiene tres nodos, la idea primaria es establecer un triángulo de conexión para lo cual cada nodo debe tener una radio configurada en modo Client Connect y la otra en Network Connect. Por consiguiente, se necesitaría dos antenas en norma 802.11a lo cual no es posible debido a que los requerimientos no son cumplidos.

Dentro de la plataforma inalámbrica, todos los equipos (tanto los que poseen el Network

Server y los que no) pueden ser configurados en modo Client Connect o Network Connect. Por ende, la plataforma completa puede ser dividida como 3 enlaces punto a punto, como ya ha sido probado en sus funcionalidades en las secciones anteriores. Por lo tanto, la implementación será llevada a cabo sobre un sólo lado del triángulo. Esto puede ser extrapolado posteriormente.

En base a estos elementos, se pretende implementar la plataforma inalámbrica en base de la prueba de servicios, mostrado en la figura 4.11:

Figura 4.11: maqueta de servicios de laboratorio.

52

Esta es una etapa que resulta modularmente importante en el proyecto, ya que permite conocer si el equipo soporta de buena manera la prestación de tipos de servicios, ya sea voz, datos y video, con el fin de proveer estas prestaciones a los usuarios de la red inalámbrica. Además es importante para sentar las bases del futuro desarrollo de pruebas en terreno que apunten a probar la calidad del establecimiento de estos servicios.

La prueba diseñada se realiza mediante el establecimiento de tráfico de voz y/o datos sobre un canal Wi-Fi determinado, que puede ser configurado indistintamente tanto en el nodo esclavo (SL) o en el nodo maestro (NS). Es recomendable realizar pruebas distintas para revisar el desempeño de las conexiones, tasa de transferencia y retardos (entre otras mediciones) cuando existen o no saltos sobre nodos dentro de la red.

Se deben realizar pruebas relacionadas con las funcionalidades especificas del equipo OWS,

tales como conexión a SSID’s especiales para cada servicio, autenticación y encriptación para cada prestación y prioridad para distintos de comunicaciones, como VoIP. Posteriormente a este desarrollo, se puede entrar a la etapa de diseño y construcción del prototipo de plataforma Wi-Fi y la de diseñar protocolos de prueba, para realizar en terreno y garantizar que el servicio entregado de malla inalámbrica esta funcionando correctamente., ya que se conocen, con certeza, los servicios que se pueden ofrecer y las funcionalidades que entrega el equipo, así como las limitaciones que posee.

4.1.4. Estudio de pérdidas de propagación.

Como se explicó en el capítulo de Marco Teórico, la entidad ITU en su recomendación ITU-

R P.341 y P.530 indica los tipos de pérdidas que deben tenerse en cuenta a la hora de realizar un diseño de plataforma inalámbrica con aparatos que estén en LoS (Line of Sight: línea de vista). Los valores que serán considerados en este estudio son:

• Pérdidas en espacio libre.

• Pérdidas por difracción en función del despejamiento del trayecto.

• Atenuación debida a hidrometeoros.

• Atenuación por gases atmosféricos.

Las pérdidas en espacio libre son estudiadas en el caso de los enlaces de punto a punto y los

de punto a multipunto a través de las ecuaciones descritas en el capitulo de Antecedentes, específicamente a través de la Ecuación 2-1. Luego, es importante realizar este estudio de alcances tanto para las frecuencias de la norma 802.11a como para la 802.11b/g.

Analizando los enlaces en norma 802.11a se tiene que las pérdidas en espacio libre para las

frecuencias mínima y máxima del estándar se expresan en la siguiente tabla:

53

Pérdidas espacio libre [dBm] Distancia [km]

5,18[GHz] 5,805[GHz]

0,2 92,74 93,73 0,4 98,76 99,75

0,6 102,29 103,28 0,8 104,79 105,77

1,0 106,72 107,71 1,2 108,31 109,30

1,4 109,65 110,64 1,6 110,81 111,80

1,8 111,83 112,82 2,0 112,74 113,73

Tabla 4-1: pérdidas en el espacio libre para enlace punto a punto de norma 802.11a. Se aprecia que a mayor frecuencia se obtiene pérdidas de espacio libre mayores, las cuales, sin embargo, son muy pequeñas, y que a mayor distancia se aumenta esta pérdida. Una vez calculadas las pérdidas para los enlaces 802.11a, que constituyen las troncales de la malla inalámbrica, se deben revisar las pérdidas para enlace hacia los usuarios, el cual tendrá las características de punto a multipunto en 802.11b/g. Los cálculos serán realizados en base a los canales utilizados por la regulación FCC que es resumida en la Tabla 2-2.

Pérdidas espacio libre [dBm] Distancia [km]

2,412[GHz] 2,462[GHz]

0,2 86,10 86,28

0,4 92,13 92,30 0,6 95,65 95,83

0,8 98,15 98,32 1,0 100,08 100,26

1,2 101,67 101,85 1,4 103,01 103,19

1,6 104,17 104,34 1,8 105,19 105,37

2,0 106,10 106,28 Tabla 4-2: pérdidas en el espacio libre para enlace punto a zona en norma 802.11b/g.

Sucede entonces que, de la misma forma que la norma anterior, las pérdidas aumentan a medida que aumenta la distancia a la que se encuentra un terminal. Sin embargo, las pérdidas obtenidas para este caso, debido a que la formula utilizada es la misma y presenta un comportamiento ascendente al aumentar la frecuencia, son menores que para el caso de 802.11a.

54

Luego, es necesario conocer los valores de las pérdidas para el caso de los gases atmosféricos y los hidrometeoros. Estas pérdidas, como pueden ser calculadas en base a los estándares ITU-R P.341 y P.838, respectivamente, no superna los 0,5 [dBm], valor que será tomado como cota superior. Ahora bien, es necesario calcular las pérdidas por concepto de difracción, o por despeje de trayecto. Para esto es necesario calcular, en primer lugar, el radio de Fresnel correspondiente al primer elipsoide, para así estimar las pérdidas y proponer alturas estimativas de las antenas con el fin de disminuir el efecto de pérdidas producido por este fenómeno. A través de la Ecuación 2-5 se obtiene la siguiente tabla:

Radio de Fresnel [m] Distancia [km]

5,18[GHz] 5,805[GHz]

0,2 1,70 1,61 0,4 2,41 2,27

0,6 2,95 2,78 0,8 3,40 3,21

1,0 3,81 3,59 1,2 4,17 3,94

1,4 4,50 4,25 1,6 4,81 4,55

1,8 5,11 4,82 2,0 5,38 5,08

Tabla 4-3: radio de Fresnel a determinada distancia de nodos y frecuencia de transmisión.

Se puede ver que a medida que se aumenta la distancia se aumenta el radio de Fresnel, y si aumenta la frecuencia de transmisión se disminuye este radio. Sin embargo, a medida que se aumenta este valor, las pérdidas producidas por multitrayectorias se hacen mayores, provocando una sensibilidad mayor en los enlaces establecidos. Es necesario, entonces, realizar una revisión para determinar cuál es la frecuencia que permita conjugar de buena manera estos puntos. Notar que el estudio fue realizado sólo para el enlace troncal, y esto debido a que es éste el que debe tener estrictamente línea de vista o un estudio de las perdidas significativas que provoque un obstáculo dentro del elipsoide de Fresnel. Este no es aplicable para las zonas en norma 802.11b/g, debido a que para el caso de 2,4 [GHz], la absorción por multitrayectoria es menor y permite trabajar en base a rebote de manera tal de no perder la conectividad. La ITU-R en su recomendación P.530 entrega un gráfico referente al nivel de pérdidas por despeje de trayecto, en base a un factor de normalización en función de la zona de Fresnel, lo que se ve reflejado en la siguiente figura:

55

Figura 4.12: pérdidas por difracción por obstáculos en enlaces con visibilidad directa [14].

En este gráfico, la curva B indica la curva teórica de pérdidas en obstáculo en filo de cuchillo, D corresponde a la curva teórica sobre Tierra esférica y la curva Ad corresponde a las pérdidas empíricas dadas por la ecuación:

1

[ ] 20 10d

hA dB

F= − +

Ecuación 4-1 Para la Ecuación 4-1, F1 es el radio de la primera zona de Fresnel y h es la altura del obstáculo más importante del trayecto por encima de la trayectoria de éste (el signo negativo se debe a que la parte superior del obstáculo está por encima de la línea de visibilidad directa del enlace). Será esta la ecuación que se utilizará entonces para la estimación de las pérdidas por despeje del camino. Con esto ya se tienen los elementos necesario para realizar el estudio de cobertura teórico.

Ahora se procede a la estimación de las distancias a las cuales deben estar los equipos (ya sea

terminales y/o nodales) para tener conexión a determinada tasa de transferencia. Dentro de este estudio, la sensitividad de los equipos inalámbricos implica un limite de distancia para el cual se tiene una tasa de transferencia nominal determinada. Para el caso de los equipos StrixSystem se tiene la siguiente distribución de sensitividades:

56

Figura 4.13: sensitividades de recepción de señal para equipo OWS 2400 [16].

Se realiza el mismo proceso para los adaptadores inalámbricos de usuario. En este caso se ha decidido tomar como referencia de estudio la tarjeta inalámbrica Cisco Aironet a/b/g CardBus Wireless LAN Client Adapter, que posee características estándares con las demás tarjetas inalámbricas del tipo PCMCIA. Luego, las sensitividades son:

Figura 4.14: sensitividades para tarjetas PCMCIA Cisco.

Ahora se procederá a realizar las estimaciones de los alcances físicos de los enlaces

dependiendo de la tasa de transferencia nominal deseada. Los cálculos realizados toman en

57

consideración antenas omnidireccionales de ganancia 12 [dBi] y pérdidas en cables y conectores en ambos extremos de 1 [dBm] para los equipos que establezcan los enlaces troncales y 1 [dBi] para las tarjetas inalámbricas de usuario24. En el extremo receptor, la sensibilidad del equipo es el factor importante ya que determina las pérdidas limites en el espacio libre que permiten una comunicación a la determinada tasa de transferencia y por es la variable independiente de estos procedimientos. Esto es también aplicable al equipo transmisor cuando cumpla las funciones de receptor.

Para el primer caso se tomará en consideración que los enlaces se encuentran en línea vista y

que los obstáculos que pudiesen existir se encuentran un 40% por debajo de la línea de enlace directo con respecto al radio de Fresnel, lo que implica, según la Figura 4.12, unas pérdidas de 6 [dB], obteniéndose entonces para los enlaces troncales, y en base a la ecuaciones de pérdidas enunciadas en el Marco Teórico, las siguientes tablas:

Sensibilidad [dBm]

BW [Mbps]

Perdida límite [dB]

Distancia límite [km]

Radio de Fresnel [m]

-93 6 127,99 11,56 12,94 -90 12 124,99 8,19 10,89

-84 24 118,99 4,10 7,71 -81 36 115,99 2,90 6,48

-76 48 110,99 1,63 4,86

-74 56 108,99 1,30 4,33 Tabla 4-4: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 5,18 [GHz] con LoS 25.

Sensibilidad [dBm]

BW [Mbps]




-93 6 127,99 10,32 11,55 -90 12 124,99 7,30 9,71

-84 24 118,99 3,66 6,88 -81 36 115,99 2,59 5,79

-76 48 110,99 1,46 4,34

-74 56 108,99 1,16 3,87 Tabla 4-5: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 5,805 [GHz], con LoS.

Estas tablas dan origen al siguiente gráfico resumen.

24 Para mayor información revisar la pagina web http://www.cisco.com/en/US/products/hw/wireless/ps4555/products_data_sheet09186a00801ebc29.html 25 LoS: termino ingles referido a la línea vista (Line of Sight)

58

Figura 4.15: tasa de transferencia y radio de Fresnel para LoS, norma 802.11a.

Para el primer gráfico de la Figura 4.15 se aprecia una disminución de la tasa de transferencia

nominal en el enlace troncal a medida que se avanza en distancia entre nodos. Lo que es importante de destacar es que este fenómeno descendiente es muy pronunciado en los primeros kilómetros, los cuales se encuentran ligados a las mayores velocidades de entronque (54, 48 y 36 [Mbps]). Luego, esta disminución comienza a ser menos pronunciada hasta finalizar antes de los 12 [km], donde se pierde la capacidad de conexión. Es destacable también el hecho que al aumentar la frecuencia de operación del enlace se obtiene un mayor alcance para la conexión de los nodos, por lo tanto también aumenta el radio de Fresnel asociado.

Ahora, al realizar el mismo estudio pero para un enlace sin línea de vista y siendo tapado un

25% por sobre la línea directa de enlace con respecto al primer radio de Fresnel (lo que implica una pérdida por despejamiento de 15 [dB]), se obtienen las siguientes tablas:

Sensibilidad [dBm]

BW [Mbps]




-93 6 118,99 4,10 7,71

-90 12 115,99 2,90 6,48

-84 24 109,99 1,46 4,59 -81 36 106,99 1,03 3,86

-76 48 101,99 0,58 2,90

-74 54 99,99 0,46 2,58 Tabla 4-6: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 5,18 [GHz] sin LoS

59

Sensibilidad [dBm]

BW [Mbps]




-93 6 118,99 3,66 6,88

-90 12 115,99 2,59 5,79 -84 24 109,99 1,30 4,10

-81 36 106,99 0,92 3,45 -76 48 101,99 0,52 2,58

-74 54 99,99 0,41 2,30 Tabla 4-7: : estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 5,805 [GHz] sin LoS

Esto da origen a la siguiente figura:

Figura 4.16: tasa de transferencia y radio de Fresnel sin LoS, norma 802.11a.

Se aprecia que la tendencia permanece igual que el caso anterior. Sin embargo, los alcances se reducen considerablemente, debido al aumento de las perdidas del sistema, específicamente por el aumento de las pérdidas por despeje. Luego de esto, se realiza un estudio empírico de la intensidad de señal que es recibida por un terminal computacional al irradiar una zona de backhaul en el estándar 802.11a como lo muestra la Figura 4.17:

60

Figura 4.17: prueba de sensitividad real a determinada distancia, norma 802.11a.

Luego, al establecer las mediciones empíricas obtenidas a través del montaje de la Figura 4.17 se construye una tabla resumen con la comparación entre estos valores y los arrojados de forma teórica sin el calculo de ningún tipo de atenuación externa, lo que aparece en la Tabla 4-8:

Señal de recepción Distancia [m]

Teórico [dB] Práctico [dB] Atenuación [dB]

109 -60,59 -64 3,41

276 -68,68 -71 2,32 403 -71,94 -74 2,06

570 -74,96 -78 3,04 688 -76,59 -80 3,41

Tabla 4-8: estimación empírica de atenuación de un enlace en norma 802.11a. Los datos muestran un atenuación real cercana a los 3,5 [dB]. Ahora bien, al ser enlaces con ciertos grados de inestabilidad por diversos factores extras no tomados en consideración al momento de realizar la medición (por ejemplo, se realizaron las pruebas en un mes primaveral y no se contemplaron factores climáticos como vientos o precipitaciones) se estima que la pérdida por atenuaciones alcanzará un valor de 6 [dB] para efectos de cálculos de la tasa de transferencia nominal., la que se encuentra ligada a la intensidad de señal alcanzada en el extremo receptor. Para el caso de los de las zonas inalámbricas en norma 802.11b/g, se presenta el mismo estudio anterior pero esta vez bajo ciertas modificaciones especificadas en la Figura 4.18:

Figura 4.18: prueba de sensitividad real a determinada distancia, norma 802.11g.

61

Al efectuar la misma comparación realizada con anterioridad para el enlace de backhaul, se obtiene la :

Señal de recepción Distancia [m]

Teórico [dB] Práctico [dB] Atenuación [dB]

109 -48,79 -56 7,21

276 -56,88 -64 7,12 403 -60,14 -69 8,86

570 -63,16 -72 8,84 688 -64,80 -73 8,20

Tabla 4-9: estimación empírica de atenuación de un enlace en norma 802.11g. A través de estos datos se pueden apreciar dos cosas. La primera de ellas es que los valores de atenuación son cercanos a los 8,5 [dB], por lo que, en el afán de obtener resultados más estrictos se procederá, para el cálculo de los alcances de la norma 802.11g, a realizar las estimaciones con atenuaciones de 11 [dB]. En segundo lugar también se aprecia un aumento de la atenuación en esta norma, lo cual corresponde al alto numero de fuente de interferencia para el estándar. Tomando esto en consideración, se realiza un estudio teórico de enlace en norma 802.11g en donde el transmisor posee una potencia de salida de 20 [dBm], una antena de ganancia de 9 [dBi] y una pérdida de cableado entre el transmisor y la antena correspondiente a 1 [dBi]. En el extremo receptor se encontrara la tarjeta inalámbrica descrita en la figura 4.14 con una ganancia de 2,5 [dBi], lo cual conduce a la construcción de la Tabla 4-10 y la Tabla 4-11.

Sensibilidad [dBm]

BW [Mbps] Perdida límite

[dB] Distancia límite

[km] Radio de Fresnel

[m]

-86 12 104,5 1,66 7,19

-84 24 102,5 1,32 6,41 -80 36 98,5 0,83 5,09

-75 48 93,5 0,47 3,82

-71 56 89,5 0,30 3,03 Tabla 4-10: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 2,41 [GHz] sin LoS, en

802.11g

Sensibilidad [dBm]

BW [Mbps] Perdida límite

[dB] Distancia límite

[km] Radio de Fresnel

[m]

-86 12 104,5 1,63 7,05

-84 24 102,5 1,29 6,28 -80 36 98,5 0,82 4,99

-75 48 93,5 0,46 3,74

-71 56 89,5 0,29 2,97 Tabla 4-11: estadísticos de distancias límites y radios de Fresnel para transmisión a 2,46 [GHz] sin LoS, en

802.11g

62

El comportamiento es idéntico al del caso para enlaces 802.11a. La diferencia radica es que las pérdidas estimativas por despeje de trayectoria son mayores debido a la gran cantidad de obstáculos que puede existir en el enlace para clientes y por la interferencia externa involucrada, la cual como se ha dicho anteriormente, es mayor para el caso de esta norma..

Estos datos deben ser tomados como referenciales para el momento de la puesta en marcha

de un diseño de la construcción de la plataforma real en la municipalidad, de manera tal de evitar pérdidas excesivas por obstáculos presentes dentro del elipsoide de Fresnel y por espacio libre que impidan obtener tasas de transferencia reales de un alto nivel de disponibilidad y valor. Una vez definidas las directrices de levantamiento del prototipo, se procede a la implementación del piloto de pruebas de la futura plataforma inalámbrica.

4.2 Implementación de prototipo.

La implementación se llevará a cabo en un proceso de laboratorio. Esto se encuentra enmarcado en una serie de características especificas, tanto de lugar físico de implementación como de las interfaces a utilizar. Estas características son las siguientes:

• Inserción de atenuadores a la salida de los terminadores de los equipos, de manera tal de no emitir mucha radiación y evitar problemas ya sea físicos (dolores de cabeza, sangramiento nasal u otra consecuencia sintomática o de mayor gravedad debido a la cercanía a los equipos) y/o estructurales (producir malfuncionamiento de equipos del laboratorio en donde se realizarán las pruebas). Es importante destacar que los equipos al momento de ser energizados por primera vez emitan a su máxima capacidad. Y trabajará a potencias que si bien no producen un desmedro físico importante a ciertas distancias, si son considerables al trabajar en sus cercanías directas, como lo es estar a 1,5 [m] de la antena.

• Laboratorio de espacio reducido, lo cual dificulta el desarrollo de las experiencias y no ofrece

un escenario real a la implementación del proyecto. • Se trabajara en condiciones indoor, siendo que el equipo esta diseñado para trabajar outdoor. • Las tarjetas del equipo que no se utilicen serán removidas, de manera tal que no se produzca

daño en estas tal como lo sugiere el fabricante. • El equipo es auto-sensitivo, lo que implica que puede conectarse a la línea de 110[V] y a la de

220[V] indistintamente, sin hacer ninguna modificación, ya que el equipo detectará automáticamente la energización realizada.

Luego de establecer estas directrices, se procede a la construcción de las pruebas propiamente

tales.

63

4.2.1. Servicios de Datos.

Se realiza el levantamiento de dos equipos OWS con IP fija, y de un terminal de usuario por

cada prueba. Se efectuaran pruebas de transmisión de datos y de telefonía, siendo la primera de ellas la de transmisión de datos siguiendo la estructura de la figura:

Figura 4.19: pruebas de servicios de datos.

En este caso el router es conectado a Internet de manera tal de probar los servicios de datos que existen en este ambiente. El terminal es configurado para recibir una IP por DHCP y se sitúa a cualquier canal que posea el enrutamiento hacia el exterior. Se comprueba la salida del equipo hacia Internet a través de un tracert a la página del buscador Google, lo cual se aprecia en la figura:

Figura 4.20: tracert hacia página de Google.

Considerando que los equipos OWS conforman la red 192.168.1.0, se puede apreciar que en

el primer hop26 el equipo accede a la puerta de enlace para entrar luego a la red de prueba de la empresa, y consiguientemente hacia el router que permite la salida hacia Internet. Desde el hop 4 en adelante, se trata de tráfico dentro de la red de Internet que no depende de la conexión hacia la malla inalámbrica. De esta manera se comprueba que el equipo terminal posee servicio de datos primario.

26 hop es el termino inglés referente a un salto desde un destino de red a otro.

64

Luego, se realiza a través de JPerf una medición de la tasa de transferencia y del jitter ante un bombardeo de trafico UDP, lo cual arroja los siguientes gráficos:

Figura 4.21: tasa de transferencia real para tráfico UDP con paquetes de 1470 bits.

Se aprecia en el grafico que la tasa real de transferencia (conocida también como throughput) tiene un valor menor al nominal (11 Mbps). Sin embargo, esto se debe a las condiciones que imperan en las pruebas realizadas (atenuaciones, multitrayectorias, interferencias, etc). Sin embargo, se aprecia que el throughput es relativamente constante a lo largo del tiempo de transferencia, lo cual es bastante optimo si se desea, por ejemplo, extrapolar esta información a comunicaciones de VoIP y streaming.

Cabe destacar que las pruebas que se llevaran a cabo en terreno tendrán un carácter de mayor importancia en este sentido, tanto para tráfico de datos como de voz, y estas pruebas corresponden una medida referencial.

También se obtuvieron gráficas de jitter, de manera tal de extrapolar estos datos a una

comunicación de paquetes en protocolo RTP, que es el utilizado para las comunicaciones por voz. Esto arrojó el siguiente gráfico:

Figura 4.22: jitter para tráfico UDP con paquetes de 1470 bits

65

El gráfico muestra que el jitter es menor a 1,2[mseg] lo que es bueno para comunicaciones de VoIP, que establece que, para asegurar calidad de servicio en base a este parámetro, el valor debe ser menor a 2[mseg]27.

4.2.2. Servicios de Voz.

A continuación se realizan pruebas de comunicación de voz mediante la estructuración de la

siguiente maqueta:

Figura 4.23: pruebas de servicios de voz con teléfono inalámbrico o softphone.

Se aprecia en la figura 4.21 que se incluye un teléfono Wi-Fi, el cual puede ser reemplazado por un Teléfono IP (o análogo con adaptador inalámbrico) o un softphone, que es el caso de esta prueba de forma de capturar el trafico obtenido. De esta manera, al establecer una comunicación se revisaran los gráficos de jitter arrojados por la llamada, y también el delay imperante en la conexión. Luego, las estadísticas de la comunicación establecida fueron las siguientes: Tráfico Protocolo Paquetes Perdidos [%] Max. Delay [ms] Max. Jitter [ms] Jitter medio [ms] Saliente ITU G.729 3639 0 31,69 2,9 0,5 Entrante ITU G.729 3297 0 71,27 8,78 0,99

Tabla 4-12: estadísticas referentes a comunicación telefónica entre softphone y la PSTN.

27 Información extraída desde la página web http://www.voip-info.org/wiki-QoS

66

Figura 4.24: jitter de una llamada desde softphone dentro de la red inalámbrica a la red publica.

Se ve que la comunicación por este medio presenta valor máximos cercanos al limite permisible, e inclusive, superan estos valores. Sin embargo, los valores medios no superan los puntos críticos. También se ve que los niveles mas altos de jitter y delay se obtienen en el tráfico entrante, lo cual puede deberse a que los equipos poseen cierto control del jitter para el tráfico saliente, lo cual no ocurre en el trafico entrante. Posteriormente se realizan pruebas con adaptadores inalámbrico y un conversor de señal análogo-digital como muestra la figura 4.23.

Figura 4.25: pruebas de voz con teléfono análogo conectado a un ATA inalámbrico.

67

El objetivo de este montaje es ver el comportamiento una solución residencial híbrida que permita una mayor economía a la solución. Los resultados estadísticos obtenidos son presentados a continuación.

Tráfico Protocolo Paquetes Perdidos [%] Max. Delay [ms] Max. Jitter [ms] Jitter medio [ms] Saliente ITU G.729 1717 0 52,87 3,23 0,57 Entrante ITU G.729 2433 0 33,81 4,97 1,13 Tabla 4-13: estadísticas referentes a comunicación telefónica entre teléfono análogo adaptado y la PSTN.

Figura 4.26: jitter de llamada desde teléfono análogo con adaptador digital inalámbrico a la red publica.

Se ve en las estadísticas y en los gráficos de obtenidos que tanto para el jitter como para el delay, el trafico entrante posee valores mayores que los del tráfico saliente. Esto se debe principalmente a que el equipo busca optimizar el tráfico saliente debido a que tiene un mayor control de éste. El tráfico entrante puede venir con estadísticos de mayor consideración por efectos ajenos al equipo. Esto apunta a que además de la calidad de servicio que pueda proveer la plataforma inalámbrica, también es un factor de importancia el nivel de QoS que puedan entregar los equipos terminales, ya sea un softphone, un teléfono Wi-Fi o un ATA inalámbrico, como es el último caso. Si bien estas pruebas son realizadas en un ambiente no real, debido a que los equipos son de características outdoor y no indoor (que es el modo en el que se han llevado a cabo las maquetas), se prueba un establecimiento de servicio y se determinan las métricas que servirán en el momento de realizar las pruebas en terreno para comprobar su efectivo y eficiente funcionamiento.

68

4.3 Situación especial: Municipalidad de Peñalolén.

4.3.1. Antenas a utilizar.

Las antenas que son utilizadas para las distintas funciones de los equipos son importantes. Al

establecer que las antenas de 2,4[GHz] son las que proporcionarán de acceso a los usuarios de la red inalámbrica, se estima que las antenas que mejor cumplirán las funciones de conectividad son las omnidireccionales, debido a que proveerán de un mayor rango de cobertura para un radio determinado, ya que se desea proveer una zona inalámbrica en base a esta norma, y no un enlace punto a punto. Tampoco son descartables las soluciones que apuntan hacia antenas sectoriales de distintos ángulos si se desea entregar servicio solo a un sector circunferencial y no a los otros.

Para el caso de los enlaces inalámbricos de la malla propiamente tal (es decir, entre los

equipos Mesh) es recomendable utilizar para los módulos esclavos antenas sectoriales o direccionales, de manera tal de asegurar de cierta manera la conexión hacia el servidor de red. Luego, el Network Server requiere antenas que permitan interceptar las señales de los esclavos adyacentes, por lo que las antenas sectoriales y omnidireccionales son las que se consideran más factibles. Es también posible utilizar éste ultimo tipo de antenas para los equipos esclavos, pero es preferible hacer del otro modo debido a que éste tipo de antenas posee un rango menor que las anteriores.

SUBTEL, por conceptos de regulación, exige que las antenas que se instalen en espacios

públicos sena de una ganancia máxima de 16 [dBi], lo cual es un dato que se debe tener en consideración al momento de estimar que antenas serán las utilizadas.

4.3.2. Establecimiento de puntos nodales.

Para comenzar a establecer los puntos de la plataforma inalámbrica, es importante definir que

estándares serán utilizados para realizar el enlace troncal enmallado y el acceso a usuarios. Para esto se debe tener en cuenta que los canales utilizados bajo el estándar 802.11b/g se encuentran ocupados en mucho de los casos, lo que produce un enorme nivel de interferencia en el caso de desear realizar una troncal en esta norma. Esta situación puede ser posible debido a que el enlace troncal debe tener un tiempo de interconexión alto (casi sin interrupciones). Además, si se piensa en la norma 802.11a para entregar servicio de acceso a los usuarios, se les debe exigir a estos últimos una tarjeta o dispositivo de conexión que trabaje en tri-banda (las tres normas), lo cual reduce el horizonte de elección de equipos, ya que no existen tarjetas que funcionen exclusivamente en norma 802.11a. Por estos motivos es el diseño se realiza en base a acceso en norma 802.11b/g y el entroncamiento en la restante, tal como aparece en la figura 4.25.

69

Figura 4.27: cobertura al realizar acceso con 802.11b/g y malla con 802.11a.

En la definición de puntos dentro de la malla inalámbrica se consideraron, de acuerdo al

proyecto comunal, tanto variables técnicas como poblacionales. La solución técnica pretende generar un alto impacto social, al proveer de Internet y telefonía a personas que no poseen los recursos para adquirir un terminal de usuario (computador o teléfono Wi-Fi). El primero de los nodos se ubicará en dependencias del consultorio municipal “Lo Hermida”. El segundo punto se ubicará en la sede comunal correspondiente a uno de los complejos habitacionales establecidos en lo que es conocido como “Valle Tobalaba” (se encuentra marcado como SL2 en la figura 4.28). El tercer y último punto será ubicado en un sitio de carácter técnico, ya que permite una línea vista entre los otros dos nodos, ubicado en la esquina entre Avenida Grecia y Avenida Tobalaba. La Figura 4.28 muestra la ubicación geográfica de estos puntos:

Figura 4.28: nodos de la malla Mesh, Municipalidad de Peñalolén.

70

El estudio de suelo comprende una medición de las distancias entre nodos y la altura de los puntos de instalación de manera de realizar una estimación de la tasa de transferencia nominal y empírica del sistema. Luego, estos datos se reflejan en la Figura 4.29:

Figura 4.29: distancia y alturas de nodos Mesh, Municipalidad de Peñalolén.

Los puntos elegidos muestran una diferencia de alturas no trivial que es necesaria de revisar. Tomando en consideración que las antenas que fueron estimadas como omnidireccionales, y éstas, según el fabricante, tienen un ángulo de inclinación vertical de 7º, entonces se revisará si estos enlaces cumplen con los requerimientos. Recogiendo que el ángulo de inclinación vertical de la antena omnidireccional es de 7º (3,5º hacia arriba y hacia abajo del punto 0º), se tiene que la diferencia máxima: entre las alturas de los nodos se rige bajo la ecuación:

max tan(3,5º )h d∆ = ⋅ Ecuación 4-2

En este caso, d es la distancia entre nodos y 3,5º el ángulo de inclinación superior. Basándose en esta ecuación se tiene que para el caso particular de la Figura 4.29 se puede construir la siguiente tabla:

Enlace Diferencia de alturas [m]

Distancia entre nodos [m]

Diferencia de altura máxima [m]

NS-SL1 16 783 47,89 SL1-SL2 4 686 41,96

SL2-NS 12 447 27,34 Tabla 4-14: diferencia máxima de altura entre nodos, Municipalidad de Peñalolén.

71

Esta tabla muestra que los enlaces pueden ser llevados a cabo debido a que su inclinación está dentro de los rangos permitidos por las antenas a utilizar. Luego, utilizando la Tabla 4-4 y la Tabla 4-5 se puede esperar que las tasas de transferencia nominales en los enlaces establecidos sean los mostrados en la Figura 4.30:

Figura 4.30: tasa de transferencia nominal para los enlaces, Municipalidad de Peñalolén.

Al realizar, dentro de la comuna, mediciones referentes a las líneas de vista entre los distintos puntos de conexión, se encuentra que existe una alta cantidad de árboles. Si bien éstos no constituyen un problema importante, ya que los enlaces serán realizados en la banda de 5 [GHz] fuera de la frecuencia de resonancia del agua (elemento constituyente en gran medida de los árboles). Sin embargo, el alumbrado publico tiene postes de alturas cercanas a los 12 [m] (que es aproximadamente la misma altura de las edificaciones y árboles más altos dentro del sector de enlazamiento), la altura ideal para establecer los enlaces de forma tal de tener línea de vista y un despeje de la zona de Fresnel de mas de un 60% es de 15 [m], en base a los datos obtenidos en la Tabla 4-6 y en la Tabla 4-7.

Luego de esto es necesario realizar un estudio referente a la tasa de transferencia real que podría tener la plataforma en base a los datos empíricos de cobertura obtenidos para el equipo StrixSystems.

72

Capítulo 5

Discusiones.

5.1 De los resultados obtenidos.

Los resultados obtenidos tanto de las etapas de conocimiento de equipos, como en las de implementación del prototipo, fueron obtenidos en un ambiente que no es el óptimo para su desempeño, debido a que el sistema ha sido construido para trabajar en condiciones de exterior y la plataforma fue implementada en un laboratorio. Sin embargo, el piloto fue montado con éxito, lo que permite realizar conclusiones al respecto, sin la necesidad que los dispositivos nodales se encuentren conectados a grandes distancias.

La plataforma piloto implementada soporta servicios de voz y datos y brinda seguridad a los

usuarios. Sin embargo, los nodos funcionan como tramitadores de los servicios de autenticación, por lo que los usuarios deben soportar los requerimientos necesarios dentro de sus terminales de conexión para esta implementación (autenticación 802.1x, encriptación WEP, WPA-PSK, WPA-RADIUS, etc.). Este punto resulta verdaderamente importante en el caso del soporte de 802.1x, debido a que este tipo de autenticación requiere de un aumento bastante mayor en los costos de los equipos, lo que puede excluir a las familias de menores recursos de las soluciones óptimas en una determinada área. Este es un punto a considerar dentro de la estructuración de decisiones para el establecimiento de servicios dentro de la malla inalámbrica.

Los desempeños obtenidos con respecto a los servicios que se desean implementar en la

plataforma inalámbrica, si bien muestran un comportamiento dentro del requerido para el buen funcionamiento de estos, carece, para los equipos utilizados, de un control para el manejo de estos parámetros (jitter, control de ancho de banda, MOS, etc.). Esto se traduce en que la responsabilidad recaerá tanto en los equipos que se utilicen de manera terminal (CPE’s28 de clientes), como en los dispositivos de capa superior a la malla (switches y routers). Sin embargo, al contar con control de la priorización de los paquetes de voz, hace que la plataforma pueda constituirse en una buena opción para trabajos de telefonía IP inalámbricos en sectores rurales, donde no existe un cableado estructurado para llegar con par de cobre a sus casas.

28 CPE: Customer-premises equipment

73

La metodología utilizada en el proyecto apunta a la resolución de problemáticas y construcción de soluciones, principalmente para equipos con nuevas tecnologías. Luego, las etapas que apuntan al manejo de las funcionalidades de los equipos, si bien carecen de sentido para equipamientos comunes como CiscoSystems, LinkSys o TrendNet, es importante para equipos que no tienen esta trayectoria y por lo tanto es preciso capacitar personal técnico calificado en el país, para realizar soporte. Este es el caso del equipo en utilización.

Existe un componente social y económico importantísimo a tratar ya que este tipo de

plataformas permite la construcción de enlaces de datos o telefonía que no requieren de un cableado determinado. La tecnología inalámbrica presenta una ventaja importante para los proveedores de estos servicios y que no requieren de la infraestructura de una planta externa. Sin embargo, existen algunas desventajas de la tecnología, que son importantes de considerar, como la existencia de línea vista entre lo nodos de la malla inalámbrica, ya que ello dificulta la instalación de este tipo de equipamientos en sectores de grandes pendientes montañosas y de zonas boscosas que impiden la visión entre los nodos.

5.2 Referente a las características del sistema.

Para el caso de los equipos StrixSystems, la escalabilidad del sistema tiene un buen desempeño,

ya que es posible realizar rutas de información para todos los casos, como se muestra a continuación:

Figura 5.1: modelo de escalabilidad de un sistema StrixSystems.

En la Figura 5.1 se muestra un ejemplo de la escalabilidad de los sistemas de topologías Mesh de StrixSystems con dos sistemas de radio. Este tipo de funcionamiento es mucho más escalable que los de una radio de frecuencia, debido a que pueden trazar dos caminos de datos distintos a la vez, lo que permite una intercomunicación entre los equipos de manera más dinámica. La figura 5.1 muestra una configuración estática de enrutamiento de la malla, pero hay que destacar que esto se constituye de manera dinámica (se encuentra en constante movimiento). Se debe también tener en consideración, para los efectos de escalabilidad, que los equipos denominados Network Server poseen soportes para manejar una cantidad limitada de esclavos (para el caso de los equipos utilizados en el

74

presente trabajo, se contó con 8 esclavos), por lo que al estudiar el aumento de la red enmallada es necesario realizar también un análisis de la cantidad de equipos NS necesarios para la red. Si bien los sistemas de dos y tres radios son escalables, las diferencias están en el enmallado compuesto por las radios de los equipos. Al existir más antenas disponibles, los equipos de tres radios forman mallas más conexas entre sí, lo que permite obtener enrutamientos más rápidos y un aumento significativo del ancho de banda de la malla completa. La Figura 5.2 muestra distintas mallas constituidas por equipos de dos y tres radios.

Figura 5.2: mallas constituidas por equipos de dos y tres radios, respectivamente.

Mientras exista una mayor diversidad de antenas (lo que permitirá un mayor numero de enlaces establecidos simultáneamente) la red podrá redireccionar la información de manera más fácil y recuperarse más rápidamente ante pérdidas de señal por un camino.

5.3 WiMAX.

El estándar 802.16, también conocido como WiMAX, presenta un desarrollo superior al

presentado por el estándar Wi-Fi en su versión 802.11g, tanto en lo que respecta a velocidad de transmisión de datos, como en alcance de su zona de radiación. Es por esto que se podría pensar que la norma IEEE WiMAX será, en el momento que salga su versión definitiva, un reemplazo de la tecnología Wi-Fi. Sin embargo, es importante considerar ciertas limitaciones que presenta WiMAX, como el costo que significa la utilización de equipamiento de esta tecnología, ya que, al no ser una tecnología con economía de escala, los equipos tienen costos superiores, por ende la implementación de plataformas en base a esta norma se requiere de un estudio de factibilidad económica. Una vez superadas las limitaciones de costo, el alcanzar una mayor distancia e irradiar a una zona mayor, también produce problemas, ya que el número de usuarios en la zona WiMAX aumenta, con lo cual

75

el throughput real de los equipos de comunicaciones baja considerablemente. Es así como Wi-Fi y WiMaX pueden ser tecnologías complementarias, ya que Wi-Fi puede ser tomada como tecnología de acceso en base a su topología Mesh (lo que aumentara el throughput en la zona de acceso) y WiMAX como tecnología de backhaul. La figura siguiente muestra un esquema de este tipo de solución.

Figura 5.3: solución híbrida Wi-Fi WiMAX.

Esto puede ser presentado como trabajos a realizar en futuras memorias o proyectos empresariales, así como una serie de trabajos futuros propuestos a continuación.

5.4 Trabajos futuros.

La plataforma inalámbrica ha sido montada con tres nodos, lo que permite construir un

triángulo completamente conexo. Se probaron las distintas conexiones de este triángulo y resultaron correctas, por lo que se estableció una malla de carácter primitivo. Sin embargo, quedan pendientes los trabajos que apuntan a las pruebas de escalabilidad del sistema y el comportamiento de esta malla ante la interacción de muchos más nodos que los implementados en la versión piloto. También se deben realizar desarrollos que especifiquen los dimensionamientos de la red, debido a los servicios que se deseen implementar sobre la plataforma (como por ejemplo, la cantidad de equipos NS que se deben instalar en determinada plataforma).

El trabajo se ha llevado a cabo con equipos OWS 2400 de StrixSystems. Queda pendiente el

trabajo de probar otros tipos de tecnologías para soluciones municipales (notar que es éste el enfoque que se le quiere dar al tipo de configuración de Mesh). Es importante recalcar que el presente trabajo no presenta un estudio de costos, por lo que resulta interesante el proponer un trabajo que realice este estudio de factibilidad, debido a que, por las economías de escala, los equipos Wi-Fi cada día están bajando sus precios, por lo que encontrar alternativas a precios no muy elevados comienza a ser una realidad.

76

Las plataformas inalámbricas de malla son un sistema emergente en el país y nuevo en el mundo. Para el año 2008 se espera la salida de un estándar IEEE (802.11s) que permita la comunicación de diversos tipos de equipamientos Mesh.

Finalmente, el construir sinergias con tecnologías paralelas, como lo es el ya mencionado caso

de WiMAX, es una opción que puede ser estudiada y explorada en nuevos trabajos de títulos, en la medida que el equipamiento se encuentre disponible y los estándares aparezcan en sus versiones definitivas.

77

Capítulo 6

Conclusiones.

Las plataformas implementadas en base a tecnologías Wi-Fi de distinta índole, ya sea 802.11a,

802.11b u 802.11g, permiten el soporte de servicios de telecomunicaciones que son desarrollados por la redes tradicionales cableadas. Este sistema funciona como uno basado en protocolos de datos, como lo son el video (formatos del tipo streaming), el tráfico de datos (páginas web, correo y mensajería instantánea) y, lo que constituye un punto muy importante, la telefonía en formato IP, también conocido como ToIP (Telephony over Internet Protocol). En base a ciertos parámetros de calidad de servicio en los medios y servicios implementados, muestra que el desempeño dentro de la plataforma es bueno, lo que permitiría establecer soluciones comerciales con ciertos niveles de servicios, mas conocidos como SLA (Service Level Agreement). Sin embargo, estos trabajos no fueron llevados a cabo para efectuar dichas aseveraciones de manera científicamente correcta, por lo que es necesario la estructuración de pruebas de cargas de tráfico sobre la red inalámbrica que permitan probar estos dichos, cosa que queda aparte al presente trabajo.

La topología de red Mesh consiste en sistemas basados en conexiones Ad-Hoc que presentan

características de enlaces dinámicos, dependiendo de los requerimientos del sistema y el origen y destino de los datos. Luego, para el establecimiento de enlaces entre los equipos nodales del sistema es necesario que haya despeje de obstáculos del camino que seguirá el flujo de datos desde un punto a otro, por lo que se concluye, en base a los estudios de diseño realizado, que entre los equipos nodales, ya sean los SL’s o los NS’s, debe existir línea vista y un despeje de la zona de Fresnel mayor al 60%. Además, los enlaces deben ser establecidos en la banda de los 5,8 [GHz] de forma que las atenuaciones producidas por elementos externos, como equipos de microondas, controles remotos o teléfonos inalámbricos domésticos sean menores que los producidos en la banda de 2,4 [GHz], la cual se encuentra sobreexplotada.

En base a esto, también es importante concluir que los enlaces deben constituirse de tal

manera que las zonas de superposición de los BSS irradiados en la norma de conexión de usuarios (la cual, en este caso, es 802.11b/g) sea menor a un 40% y superior a un 10%, para que se produzca el fortalecimiento del SSID irradiado en la zona. Para ello es fundamental que las frecuencias utilizadas no provoquen interferencias entre sí. También es importante contemplar la cantidad de usuarios que recibirán la señal, ya que esto determinará el throughput final que dispondrá cada uno. En conclusión los factores a considerar dentro de la construcción de una plataforma inalámbrica Mesh son, en primer lugar, la ubicación de los puntos donde se instalarán (para poseer línea vista), las normas en las que se establecerán los enlaces (2,4 [GHz] para usuarios y 5,8 [GHz] entre los equipos Mesh), el tipo de servicios a implementar (ToIP, correo, streaming) y la cantidad de usuarios que puede atender

78

la plataforma, para realizar un dimensionamiento del ancho de banda real, disponible a los usuarios finales, y si esto permite el soporte de los servicios que se desean implementar.

En base al estudio de la tecnología inalámbrica Wi-Fi, y en particular de su topología de red

Mesh, se puede establecer que este tipo de redes constituye una opción muy potente, dentro de las alternativas de tecnologías de acceso, ya que al aumentar el número de equipos Mesh instalados, se aumenta también el throughput real entregado a los usuarios, gracias a lo cual, los clientes dispondrán de servicios de mejor calidad (sin jitter ni retardos indeseados producidos por una disminución de la tasa de transferencia). Todo esto, unido a tecnologías de distribución cableadas o inalámbricas (DWDM, SDH o WiMAX), podrá constituir las redes de comunicaciones del futuro.

Se diseñó un protocolo de pruebas que permite medir el desempeño de la plataforma

implementada al momento de ser puesta en funcionamiento con carga de usuarios real. Sin embargo, este protocolo puede ser extrapolado a diversos tipos de proyectos de implementación de plataformas en telecomunicaciones, ya sea de carácter cableado, como inalámbrico.

El sistema, presenta una escalabilidad que depende de la cantidad de radios utilizadas dentro

del equipo, ya que el emplear solo una antena, y por consiguiente una sola radio de frecuencia, limita el desempeño del sistema al tener que conmutar, constantemente, entre los distintos dispositivos de la red. Se concluye, entonces, que la utilización de dos o más radios de frecuencia permite un desempeño de red mejor al no tener que realizar conmutación de señales de manera tan seguida, lo que ayuda a aumentar el throughput real del sistema.

Si bien se ha concluido que el equipamiento es escalable teóricamente, esto no fue probado

en el contexto real, al no contar con equipamiento suficiente para estos efectos. Es por esta razón que la necesidad de realizar pruebas y/o desarrollos que pretendan probar las funcionalidades Mesh, que no fueron probadas en este trabajo se hace evidente, lo cual lleva al planteamiento ya realizado de construir experiencias y/o trabajos futuros para su realización,

El trabajo realizado por esta memoria apunta a un mercado inexplorado en estos momentos

en el país, por lo que se constituiría, en el momento de su implementación, en una de las primeras plataformas inalámbricas con topología Mesh en ser implementada en Chile, lo que apunta además a crear la primera comuna digital de la Región Metropolitana, dando un gran paso en este ámbito para toda la región y el país en general. Es por este futuro que el trabajo realizado, que se ve reflejado en la memoria presenta, forma una base conceptual y práctica importantísima para las futuras implementaciones de plataformas más complejas.

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Referencias.

[1] ANSI/IEEE (1999) Part 11. Wireless LAN Medium Access Control (MAC), and Physical Layer (PHY) Specifications (802.11). The Institute of Electrical and Electronics Enginers Inc. [2] ANSI/IEEE (2003). Part 11. Wireless LAN Medium Access Control (MAC), and Physical Layer (PHY) Specifications: Higher-Speed Physical Layer in the 5 GHz Band (802.11a). The Institute of Electrical and Electronics Enginers Inc [3] ANSI/IEEE (2003). Part 11. Wireless LAN Medium Access Control (MAC), and Physical Layer (PHY) Specifications: Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4 GHz Band (802.11b). The Institute of Electrical and Electronics Enginers Inc. [4] ANSI/IEEE (2003). Part 11. Wireless LAN Medium Access Control (MAC), and Physical Layer (PHY) Specifications: Amendment 4: Further Higher Data Rate Extension in the 2.4 GHz Band (802.11g). The Institute of Electrical and Electronics Enginers Inc. [5] ANSI/IEEE (2003). Part 11. Wireless LAN Medium Access Control (MAC), and Physical Layer (PHY) Specifications: Amendment 6: Medium Access Control (MAC) Security Enhancements (802.11i). The Institute of Electrical and Electronics Enginers Inc. [6] Freeman, R. (2005) Fundamentals of Telecommunications. New Jersey: Wiley-Interscience. John Wiley & Sons Inc. [7] ITU-R. (1994). ITU-R P.525-2, Cálculo de la atenuación en el espacio libre. Internacional Telecommunication Unit. [8] ITU-R. (1999). ITU-R P.341-5, Noción De Pérdidas De Transmisión En Los Enlaces Radioeléctricos. Internacional Telecommunication Unit. [9] ITU-R. (2005). ITU-R P.526-9, Propagación por difracción. International Telecommunication Unit. [10] ITU-R. (2005). ITU-R P.530-11, Datos de propagación y métodos de predicción necesarios para el diseño de sistemas terrenales con visibilidad directa. International Telecommunication Unit.

[11] ITU-R. (2005). ITU-R P.838-3, Modelo de la atenuación específica debida a la lluvia para los métodos de predicción. Internacional Telecommunication Unit.

80

[12] Joskowicz, J. (2004). Breve Historia de las Telecomunicaciones. Universidad de la República. Uruguay. [13] Lybrary of Congress, Mahlon Loomis Journal, www.loc.gov/exhibits/treasures/trr083.html. [14] Martin, C. (2000). Wireless Access Networks: Fixed Wireless Access and WLL Networks – Design and Operation. John Wiley & Sons Inc. [15] Muller, N. (2003). Wireless, A to Z. New York: McGraw – Hill. [16] StrixSystems. (2003). Access/One – User Guide. Strix Systems Inc.

[17] StrixSystems. (2003). Access/One Network OWS – System Description. Strix Systems Inc. [18] Wikipedia, la enciclopedia libre, www.wikipedia.org (consulta: septiembre 2006)

81

Anexos.

82

A. Protocolo de Pruebas para proyecto Wireless Mesh.

1. Introducción

A petición de la Ilustre Municipalidad de Peñalolén, la empresa Magenta S.A. ha comenzado la investigación, configuración y desarrollo de plataforma de comunicación inalámbrica para entrega de servicios escalables mediante tecnología wireless Mesh utilizando el respaldo de la empresa StrixSystems y su liderazgo en desarrollo de mallas inalámbricas con equipos OWS de exterior.

Mediante el presente documento, Empresa Magenta Computación S.A describe el protocolo de pruebas utilizado para evaluar la conveniencia técnica de implementar una Malla inalámbrica piloto con equipo de exterior StrixSystems en el sector de Peñalolén.

StrixSystems con su producto Strix Outdoor Wireless Systems (OWS), líder global en establecimiento de una red sin hilos, con sede en Calabasas, California en los EE.UU., otorga la posibilidad de diseñar una malla inalámbrica escalable que soporta servicios de Voz sobre IP (VoIP), servicio de seguridad mediante cámaras IP, seguridad de datos mediante cifrado AES (Advanced Encryption Standard), monitoreo, entre otros servicios sobre una variada gama de ISP o proveedores de servicio de Internet.

La malla inalámbrica diseñada con equipos StrixSystems OWS posee la flexibilidad de ser parte de una red híbrida de comunicación fusionando cableado estructurado, fibra óptica, tecnologías xDSL (par de cobre) con protocolo TCP/IP, entregando una gama de oportunidades de servicios globales y escalables.

La malla Mesh con equipos StrixSystems en una primera etapa, proveerá a la Ilustre Municipalidad de Peñalolén de una herramienta de comunicación que permite la entrega de servicio de Zonas Wi-Fi en tres radios de cobertura o nodos de irradiación con alcances promedio entre 500 [m] y 1 [km] para DEMO, servicios de Voz sobre IP (VoIP), autenticación de usuarios mediante servidor RADIUS, cifrado AES, y toda la gama de encriptación que entrega la norma 802.1x como WEP (Wired Equivalent Privacy o Privacidad Equivalente al Cable), WPA (Wi-Fi Protected Access) con TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) y con la flexibilidad de escalar a WPA2 que sustituye el WPA e integra la norma 802.11i para el uso de CCMP (Counter Mode / Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol) modificando el método de privacidad de llaves temporales TKIP por un esquema de cifrado simétrico basado en el algoritmo Rijindael.

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2. Listado General de equipos Para la realización de las pruebas, la Ilustre Municipalidad de Peñalolén proveerá del

siguiente equipamiento: Se recomienda asegurar una red de datos con routers y Switches acorde a los servicios que se quiere entregar vía inalámbrica. Conocer la red interna de la municipalidad, seguridad de datos con firewall, administradores de ancho de banda, pedir segmentación de la red administrativa de la Municipalidad con respecto a la red de datos pública inalámbrica a irradiar, pedir la implementación o uso de servidor DHCP, pedir uso de servidor RADIUS, conocer la velocidad de transmisión de datos a utilizar para el servicio masivo vía wireless para navegación a Internet de forma pública y liberada, o bien diseñar la solución completa que fusione todos los equipos anteriores.

Código Descripción Cantidad

Tabla A. 1: equipos actualmente ubicados en la Municipalidad

La Ilustre Municipalidad de Peñalolén debe validar la disponibilidad de dicho equipamiento.

Código Descripción Cantidad

Tabla A. 2 equipos adicionales por confirmar en base a la solución

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3. Pruebas Físicas Generales

En base a pruebas de diseño y alcance del proyecto Malla inalámbrica, las pruebas a realizar son las siguientes: Nombre de la

Prueba Descripción

Pasó (SI/NO)

Observaciones

Puerto 10/100 Medición de velocidad puerto del equipo OWS 2400.

Energización

Verificación de la validez de la fuente de alimentación. Equipo puede funcionar con 110, 220 VAC y 12 o 24 VDC.

Sujeciones Las sujeciones deben ser capaces de soportar el peso de 6.58Kg. del equipo más las antenas.

Ubicación de antenas

Verificar si las antenas se encuentran en la posición óptima de su manto de radiación.

Conexión a tierra Verificación de conexión a tierra del equipo.

Pigtail y conectores

Estos deben encontrarse bien atornillados al equipo.

Conexión a la red.

Asegurar el largo y continuidad de la conexión Ethernet del equipo (en caso de estar conectado a la red.)El cable de red debe ser de exterior.

Aislamiento de equipo

Equipo cumple la norma NEMA 4

Tabla A. 3: sobre el equipo OWS2400

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4. Pruebas Funcionales. En base a las necesidades de servicio que se requiere proveer por la malla MESH, se realizan

las pruebas de configuración de equipos para mayor desempeño del sistema inalámbrico. Las pruebas funcionales básicas a realizar sobre los OWS de StrixSystems se listan en las

siguientes tablas. Nombre de la

Prueba Descripción

Pasó (SI/NO)

Observaciones

Conectividad de nodos

Comprobar la conectividad entre nodos de malla Mesh

Irradiación de nodos

Comprobar que la irradiación de las antenas es la suficiente para entregar el servicio necesario.

Asignación de frecuencias

Análisis de espectro de frecuencias centrales disponibles para eliminar interferencias entre mantos o segmentos Wi-Fi.

Asignación IP Usuarios deben recibir IP en forma dinámica en caso de que servidor DHCP sea proporcionado.

Conectividad IP de usuarios

Comprobar que se tiene conectividad IP de los usuarios.

Pruebas de hand-off

Usuario debe ser capaz de moverse en forma transparente a través de las zonas Wi-Fi.

VLAN de prueba Creación de VLAN para transporte de datos y voz.

Tabla A. 4: configuración y conectividad de Malla Mesh – configuraciones básicas

Una vez efectuadas las pruebas de configuración de carácter básico se procede a la realización de pruebas de carácter avanzados de manera de diferenciar tanto usuarios como servicios.

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Nombre de la Prueba

Descripción Pasó (SI/NO)

Observaciones

Creación de múltiples VLAN y SSID asociados

Se asigna una VLAN a cada SSID creado para comprobación de segmentación de red. (Hasta 16 VLAN por radio según fabricante)

Calidad de servicio

Configuración y análisis de parámetros de QoS tales como: prioridad en VLAN, optimización de paquetes de voz, marcado de paquetes ToS.

Limitación de numero de usuarios.

Cantidad de usuarios máximos por nodo.

Tabla A. 5: configuración y conectividad de Malla Mesh – configuraciones avanzadas

Posteriormente se realizará un trabajo de gestión de fallas detallado a continuación

Nombre de la Prueba


Observaciones

Caída de conexión Ethernet.

Análisis del comportamiento de la malla Mesh al producirse la caída del enlace Ethernet en un nodo.

Caída de enlace inalámbrico troncal

Análisis de comportamiento de la malla Mesh al producirse la caída de un enlace troncal inalámbrico 802.11a. La malla debe proporcionar al nodo un nuevo camino para dar acceso a Internet.

Tabla A. 6: configuración y conectividad de Malla Mesh – gestión de fallas

Se efectuarán además pruebas relacionadas con autenticación, encriptación y cifrado. Nombre de la Prueba


Observaciones

Encriptación y Cifrado

Se pude utilizar norma 802.1x para encriptación y cifrado de datos.

Conexión a servidor Radius

Pruebas de autenticación con servidor RADIUS utilizando norma 802.1x

Autorización de usuarios mediante listas de acceso MAC

Validación de conexión de un usuario a un determinado nodo o radio Wi-Fi mediante la dirección MAC de su equipo

Tabla A. 7: configuración y conectividad de Malla Mesh – AAA

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Como trabajos adicionales se tienen las formas de gestión relacionadas con el equipo y la interoperabilidad con dispositivos existentes, los cuales son detallados a continuación. Nombre de la Prueba


Observaciones

Administración de equipo vía http

Administración de equipo vía telnet

Tabla A. 8: configuración y conectividad de Malla Mesh – Sistema de gestión

Nombre de la Prueba


Observaciones

Tabla A. 9: configuración y conectividad de Malla Mesh – Interoperabilidad con equipos existentes.

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5. Pruebas de Servicios.

Luego de establecer pruebas relacionadas a las funcionalidades que presenta el dispositivo inalámbrico, se procede a la construcción de pruebas de servicios 5.1. PRUEBAS DE TRÁFICO.

Figura A. 1: esquema de pruebas de tráfico.

Una vez instalados los tres nodos enlazados entre si, se procede a la prueba de trafico simple hacia Internet, a través del canal Wi-Fi emitido por el equipo que oficia de cerebro de red (NS), esto debido a que no utilizará para la primera prueba la red enmallada, y solo saldrá hacia la Internet por el canal del servidor, quien tiene conexión directa hacia el exterior. Con esta configuración se hacen las pruebas detalladas a continuación:

Throughput Datos

Establecimiento de tráfico de datos mediante servidor FTP

Throughput Video

Establecimiento tráfico de video en formato live camera y archivo de video web (youtube.com)

Tabla A. 10: resultados pruebas de tráfico.

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5.2. PRUEBAS DE TELEFONIA.

Figura A. 2: esquema de pruebas de telefonía.

Se aprecia que la prueba consiste en la conexión de uno o mas teléfonos Wi-Fi a la red inalámbrica, cuya señal es entroncada a través de Ethernet por protocolo 802.1q hacia un switch, el cual posee conexión sobre Ethernet hacia un router que permite salida a Internet, con la posibilidad de realizar llamadas, tanto a la PSTN como a la red IP, a través de RedVoiss. El desempeño será evaluado a través de la medición de QoS mediante el análisis del jitter y delay de la señal. Las pruebas a realizar son las siguientes:

VoIP Establecimiento de inicio de llamada y conversación entre usuarios

QoS-VoIP

Se prueba calidad de la voz mediante prueba de voz sobre IP utilizando parámetros de jitter y delay.

Tabla A. 11: resultados pruebas de telefonía.

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5.3. PRUEBAS DE SERVICIO CON CAMBIO DE CANAL DE FRECUENCIA EN ZONAS WI-FI.

Figura A. 3: esquema de pruebas de handoff.

Luego, se realizarán pruebas referentes al handoff de la malla inalámbrica al realizar un

cambio de canal Wi-Fi sobre la red con el equipo telefónico antes mencionado, de manera tal de ver si hay o no perdida de señal y medir además los parámetros de jitter y delay al cambiar de canal. Se tiene que las antenas propagan una zona Wi-Fi que se traslapa con otra produciendo una zona intermedia, todo en función del estándar 802.11g. Luego, tanto con un dispositivo telefónico inalámbrico y con un latop se realizará un cambio de zona para su posterior estudio.

VoIP - Handoff

Establecimiento de inicio de llamada y cambio de zona Wi-Fi. Revisión de QoS al realizar el cambio

Video - Handoff Se prueba calidad y patencia de señal de video live al realizar el cambio de canal

Tabla A. 12: resultados de pruebas de handoff.

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5.4. PRUEBAS DE SERVICIOS CONJUNTOS.

Figura A. 4: esquema de pruebas de servicios conjuntos.

Esta prueba tiene la finalidad de revisar el desempeño correcto de la red al funcionar todos

los servicios soportados de manera de estudiar tanto su conectividad y su nivel de calidad de servicio. Esto se hará agregando a las pruebas anteriores un teléfono inalámbrico extra y un laptop que permitan realizar tráfico de datos y video. Se obtiene entonces la siguiente tabla:

Desempeño de la red de datos

Medición de throughput mediante software (FTP y live camera) para servicio de datos y video al establecer múltiples servicios

QoS - VoIP

Prueba de calidad de servicio en llamadas salientes y entrantes con servicios de distinta índole dentro de la red mediante medición de jitter

Tabla A. 13: resultados de pruebas de servicios conjuntos.

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B. Características especificas del equipos OWS 2400.

DATOS INALÁMBRICOS.

• Estándares : IEEE 802.11a, 802.11b y 802.11g. • Bandas de Frecuencia:

802.11a � 5.15 – 5.25 [GHz] / 5.25 – 5.35 [GHz]. � 5.470 – 5.725 [GHz] / 5.725 – 5.850 [GHz]. 802.11b/g � 2.4 – 2.462 [GHz] (Latinoamérica, FCC) � 2.4 – 2.472 [GHz] (Europa, ETSI). � 2.4 – 2.497 [GHz] (Japón, MKK).

• Tasas de transferencia [Mbps]: � 1, 2, 5.5, 11 (802.11b) � 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 (802.11a/g) � 12, 18, 24, 36, 48, 72, 96, 108 (802.11a Turbo mode)

• Medio de transmisión: 802.11a/g – OFDM

• Modulación: 802.11a – BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM 802.11g – DBPSK, DQPSK, CCK

• Canales de operación: 802.11a � 13 (Latinoamérica, FCC) 8 indoor, 5 outdoor � 13+ (Europa, ETSI), 13 (Japón, MKK) 802.11g � 11 (Latinoamérica, FCC) � 13 (Europa, ETSI), 13 (Japón, MKK)

• Potencia de transmisión: 26 [dBm]. • Diversidad de transmisión y recepción. • Sensitividad de recepción:

802.11b/g: � -98 [dBm] @ 1 [Mbps] � -94 [dBm] @ 5.5 [Mbps] � -91 [dBm] @ 11 [Mbps] � -93 [dBm] @ 6 [Mbps] � -91 [dBm] @ 12 [Mbps] � -85 [dBm] @ 24 [Mbps] � -82 [dBm] @ 36 [Mbps] � -77 [dBm] @ 48 [Mbps] � -75 [dBm] @ 54 [Mbps] 802.11a: � -93 [dBm] @ 6 [Mbps] � -90 [dBm] @ 12 [Mbps]

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� -84 [dBm] @ 24 [Mbps] � -81 [dBm] @ 36 [Mbps] � -76 [dBm] @ 48 [Mbps] � -74 [dBm] @ 54 [Mbps]

ELÉCTRICOS.

• Power Input: Auto-sensing 120/240 [VCA], 50/60 [Hz], con ANSI/IEEE C62.41 categoria C3 protección integrada.

• Consumo de energia CA: 30 [W] típico, 65 [W] máximo. • Entrada CC: 12/24 [V], 6 [A] máximo.

AMBIENTALES.

• Temperatura de operación: -40 [ºC] a 50 [ºC]. • Temperatura de almacenamiento: -50[ºC] a 85 [ºC]. • Humedad: 10% a 90% sin condensar. • Rating climático: IP67 de firmeza climática. • Tolerancia de viento: >165 [mph].

FÍSICOS.

• 12’’ x 10’’ x 6 (sin accesorios). • Peso: 6,58 [Kg]. • NEMA 4X para exteriores.

SEGURIDAD.

• Autenticación: soporte 802.1x, incluyendo clientes RADIUS, EAP-MD5, EAP-TLS y PEAP-TTLS, WPA.

• Encriptación: IEEE 802.11i con AES y WEP.

MANEJO REMOTO.

• Interfaces Web, CLI y SNMP. • Soporte BOOTP, DHCP, Telnet, SSH, HTTP, HTTPs y FTP

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C. Metodología de proyectos inalámbricos para CiscoSystems.

Introducción

El presente documento corresponde a un marco operativo en la gestión de proyectos inalámbricos. La información aquí presente corresponde a los pasos planteados por Cisco para disminuir el tiempo que se utiliza en cada etapa del proyecto. Esta metodología fue planteada en forma conjunta con el departamento de manejo de proyectos de la universidad de Standford.

Objetivos

• Dar un marco de trabajo para proyectos inalámbricos en Magenta. • Implementar estos puntos en el trabajo habitual del equipo inalámbrico.

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1. Preventa y Planificación 1.1. Realización de un estudio de nivel básico del sitio

Realizar un estudio de nivel básico del sitio implica ayudar al cliente a evaluar la idoneidad de la infraestructura física. La evaluación se centra en los requisitos de espacio, cableado, conductos, bastidores, paneles de conexiones, alimentación y ventilación, en la medida en que son pertinentes a la adquisición y el despliegue de un nuevo sistema.

Se realizarán estudios más detallados del sitio antes de la instalación durante la fase de

implementación TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Desarrollar una especificación para el sitio: Elaborar la Especificación de requisitos del sitio

que describa los requisitos físicos, eléctricos y ambientales del sitio del cliente para alojar el equipo que se va a desplegar.

b) Realizar un inventario o una auditoria de los volúmenes o patrones de tráfico existentes:

Los diseñadores recopilan datos sobre todos los flujos potenciales de tráfico convergente en la infraestructura. Existen numerosas herramientas de administración para ayudar a recopilar y analizar estadísticas clave de la red.

c) Realizar un estudio y un inventario de la red: Realizar el estudio del sitio WLAN es una tarea

complicada y uno de los pasos más importantes que se deben llevar a cabo. Es muy importante que el diseñador del sistema que realice el estudio esté capacitado y tenga experiencia. Los partners de terceros de Cisco proporcionan amplia capacitación en la realización de estudios de sitio.

1.2. Realizar un estudio de RF:

Realizar un estudio de RF en el sitio para documentar las características de propagación de RF y las limitaciones de la construcción. Al examinar el sitio desde el punto de vista físico, marcar la distribución del edificio o el mapa del sitio de forma que muestre todas las áreas de cobertura. Comenzando con el esquema del edificio, marcar las zonas externas que necesitan cobertura. Identificar posibles obstrucciones de RF como congeladores, refrigeradores, salas de rayos X, elevadores y microondas.

Puesto que el metal es altamente reflectante con respecto a las señales de RF, los conjuntos

de equipos de oficina como por ejemplo, las estanterías y los armarios de metal también pueden constituir áreas problemáticas con respecto a RF. Marcar todas las obstrucciones posibles.

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1.3. Medir las interferencias y la cobertura de RF: Garantizar una cobertura adecuada. Un despliegue inalámbrico satisfactorio garantiza la

cobertura adecuada allí donde se necesita, pero minimiza la cobertura que se extiende más allá del área física del campus. El no limitar la cobertura de RF puede dar lugar a que la red se extienda innecesariamente más allá de las instalaciones, lo que puede exponer la red a un acceso no autorizado.

Realizar el estudio "del exterior al interior" ayuda a garantizar que el área de cobertura no se extienda más allá de las instalaciones. Para hacerlo, es preciso colocar el punto de acceso en la esquina exterior del área de cobertura propuesta. Desplazándose hacia el interior, localizar el extremo del área de cobertura utilizando el método de estudio preferido, el método preferido es una combinación de la relación señal-ruido (SNR) y el recuento de reintentos de paquetes.

Figura C. 1: ejemplo de estudio de cobertura.

Ahora desplazar el punto de acceso a la posición B. Puesto que la posición B representaba el

extremo de cobertura cuando el punto de acceso se encontraba en la posición A, con el punto de acceso en la posición B, la posición A es ahora el extremo, que recibe una cobertura adecuada sin extender la RF al exterior de los muros de las instalaciones.

Realizar otro estudio en la posición B permitirá determinar si el área de cobertura incluye a

más usuarios del número máximo deseado por punto de acceso. Si es así, será necesario reducir el

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área de cobertura utilizando una antena más pequeña o disminuyendo el nivel de potencia del punto de acceso.

Una vez realizado el estudio completo del sitio, resumir las conclusiones en un informe para

el equipo de instalación, que incluya el diagrama del edificio con la colocación de puntos de acceso y estructuras de celdas, la elección de antena, los parámetros de configuración, los requisitos de alimentación, las posibles fuentes de interferencia y las fotografías de cada ubicación. 1.4. Determinar la colocación de puntos de acceso y la alimentación:

Considerar dónde se colocarán los puntos de acceso y cómo recibirán alimentación. En una

oficina típica, un entorno de educación o de atención sanitaria, los puntos de acceso pueden instalarse a la altura del techo. Para los almacenes y otros tipos de instalaciones con techos altos, deben instalarse a una altura de entre 4,5 y 7,5 metros. La instalación de puntos de acceso a esta altura puede crear un problema adicional de hacer llegar la alimentación a la unidad.

En estos casos, puede considerar un dispositivo que permita suministrar alimentación a

través de un cable Ethernet de Categoría 5, como la serie Cisco Aironet 1200, que puede recibir alimentación a través de cualquier dispositivo habilitado con alimentación de línea de Cisco, por ejemplo, los switches Catalyst®, los paneles de conexión de alimentación de línea o un inyector de potencia que se suministra con el producto. Suministrar alimentación a los puntos de acceso de esta forma puede reducir enormemente el costo y la complicación de las instalaciones.

En zonas públicas como los establecimientos comerciales, intentar mantener los puntos de

acceso fuera de la vista puede crear también otros desafíos. Si se deben instalar por encima de los paneles del techo, normalmente se recomienda colocar la antena debajo del techo, desde donde distribuirá la señal adecuadamente. Esto significa que necesitará un punto de acceso con capacidades de antena remota. Además, en muchas regiones la ley exige que los dispositivos instalados por encima del techo sean de categoría plenum rated, de manera que es preciso asegurarse de que el punto de acceso elegido disponga de una carcasa metálica que cumpla los requisitos contra incendios específicos de la región en particular. 1.5. Determinar la antena y su colocación:

Determinar qué tipo de antena se necesita para los puntos de acceso y cómo deben colocarse. Cada punto de acceso tiene un tipo de sistema de antena. Algunos, como los designados para la banda para interiores 802.11a U-NII 1, requieren una antena que esté acoplada permanentemente. Otros tienen antenas que pueden colocarse remotamente por medio de un cable de antena. No obstante, puesto que el cable coaxial utilizado para RF tiene una pérdida de señal muy elevada, la antena debería instalarse apenas a escasos metros de distancia del punto de acceso.

La antena adecuada puede marcar la diferencia entre un sistema que tan sólo funcione y uno

que funcione bien. La selección y colocación adecuada de la antena también puede reducir enormemente el número de puntos de acceso necesarios, lo que disminuye el costo general del sistema. Por ejemplo, las redes de mayor tamaño se beneficiarán en gran medida si su diseño incorpora una antena externa de 2,4 GHz.

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Los sistemas de antenas de diversidad utilizan dos antenas diferentes o, en algunos casos, dos antenas en un mismo compartimiento. La radio tiene entonces la capacidad de elegir la mejor antena para recibir la señal. El uso de antenas de diversidad para superar las interferencias de rutas múltiples, que se producen cuando las ondas de radio rebotan en objetos y toman diversas rutas hacia su destino, puede mejorar drásticamente la recepción y el tamaño del área de cobertura.

Si bien el tamaño del área de cobertura es el factor determinante más importante para la selección y colocación de la antena, no es el único criterio. La construcción del edificio, la altura del techo, las obstrucciones internas, las ubicaciones de instalación disponibles y el aspecto físico son todos factores a tener en cuenta.

Las construcciones de cemento y acero tienen diferentes características de propagación de las

ondas de radio y, por lo tanto, son factores a la hora de determinar la intensidad de la antena. Las obstrucciones internas, como el inventario de productos y el almacenamiento en entornos de almacén también constituyen otros factores. Por ejemplo, cualquier producto con alto contenido de agua absorberá la energía de RF de 2,4 GHz. En un almacén, los estantes apilados con productos de papel o cartón pueden producir "sombras" o puntos muertos de RF, debido a su alto contenido de agua.

Otras consideraciones externas, como los lugares públicos que prohíben el uso de antenas de

gran tamaño, pueden exigir una mayor creatividad en la colocación de las antenas a fin de que su colocación sea discreta y se integre bien en el entorno.

1.6. Determinar cómo la WLAN se conectará a la red cableada: Considerar cómo la WLAN se conecta a la red cableada. Recuerde, el cliente se desplazará de

oficina en oficina, de un piso a otro y, quizá, de un edificio a otro. Si los usuarios se desplazan por las subredes, será necesario tener en cuenta otros desafíos. Algunos sistemas operativos (por ejemplo Windows XP y Windows 2000) admiten la divulgación/renovación automática del Protocolo dinámico de control de host (DHCP) para obtener la dirección IP de la nueva subred. Sin embargo, algunas aplicaciones IP como las redes privadas virtuales (VPN) no funcionarán cuando esta función está activada. Este problema se puede resolver desplegando un diseño de red plano para las WLAN, en el que todos los puntos de acceso de una zona de itinerancia se encuentren en el mismo segmento.

Muchas compañías de gran tamaño utilizan varias redes planas. Determinan dónde se desplazarán por lo general los usuarios e intentan segmentar la red inalámbrica en función de las áreas de cobertura con un número mínimo de usuarios que se desplazan entre ellas. Si usted no tiene cobertura en el exterior, perderá la conectividad de IP cuando se desplace entre edificios, por lo que un buen plan de segmentación consiste en proporcionar una subred por edificio. a) Proporcionar seguridad en la red: El diseñador del sistema establece el plan de alto nivel para

los componentes que garantizarán la seguridad e integridad del sistema. Éste se asegura también de que el nuevo plan se coordine con la arquitectura de la red existente del cliente.

b) Proporcionar acceso a usuarios temporales colocando a los usuarios no autenticados en

VLAN segmentadas. Igual que la arquitectura Cisco AVVID ofrece QoS mejorada para VoIP por medio de redes VLAN dedicadas para voz y datos, el soporte de VLAN en los puntos de accesos y switches Catalyst permite crear numerosos dominios de seguridad de WLAN. Esto

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permite combinar y mezclar diversos tipos de Seguridad de WLAN en la misma infraestructura AVVID. Definir los niveles de acceso y los temas de seguridad relacionados con el Acceso de usuarios temporales a las áreas de carácter público de la red del cliente

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2. Diseño

Ya se ha establecido un plan inalámbrico y se ha desarrollado una solución inicial que incorpora los aspectos específicos a tener en cuenta sobre la infraestructura del cliente.

En la fase de Diseño, el equipo del proyecto se centra en el desarrollo del diseño de nivel

básico que se seguirá durante la fase de implementación. El equipo revisa el diseño y presenta el diseño de nivel básico final al cliente para su aceptación.

El equipo toma decisiones sobre:

• Cómo satisfacer los requisitos de las aplicaciones, asistencia, copia de seguridad y

recuperación. • La estrategia de migración, los planes de prueba y los planes de capacitación. • Configuraciones de dispositivos (qué parámetros y funciones se han de activar y desactivar y

qué protocolos utilizar)

El equipo evalúa el estado actual de la red para identificar puntos vulnerables y medir el impacto potencial de la solución que piensan implementar.

La mayoría de los pasos de esta fase suceden antes de firmar un contrato. Una vez firmado el contrato, pero inmediatamente antes de instalar el sistema, realizar una revisión final del diseño para garantizar una mayor probabilidad de éxito y explicar cualquier cambio que se haya producido durante la creación del contrato. 2.1. Celebrar un taller de diseño

El taller de diseño es una iniciativa de colaboración entre los recursos del cliente y los ingenieros de diseño. Este taller de diseño tiene dos objetivos:

• Confeccionar soluciones principales y alternativas que satisfagan o superen los objetivos y las expectativas del cliente según la definición de la fase de planificación.

• Proporcionar los datos detallados necesarios para llevar a cabo la fase de Diseño y desarrollar una solución.

Este diseño debe ser compatible con los requisitos técnicos y comerciales del cliente,

incluidos los aspectos de seguridad, alta calidad de servicio (QoS) y administración del sistema. Asimismo, el diseño debe cumplir también las reglas de la política de seguridad del cliente.

TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Generar una estrategia de migración o integración de nivel básico: Desarrollar la estrategia

de migración o integración para el producto de diseño final. La estrategia:

• Contiene un plan detallado de migración desde equipos de red anteriores o para garantizar la interoperabilidad de la solución con equipos anteriores.

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• Proporciona una descripción general de las actualizaciones o cambios de configuración que son necesarios para lograr lo anterior.

• Define claramente las funciones y responsabilidades del partner, el cliente y los demás proveedores para realizar los cambios necesarios.

b) Realizar un análisis comparativo de las soluciones principal y alternativa: Analizar los pros

y los contras de los dos diseños para determinar cuál cumple los objetivos del cliente con menor riesgo. A tener en cuenta:

• Implicaciones de la migración desde la solución actual en comparación con el

despliegue de una solución que opere conjuntamente con la solución existente. • Cumplimiento de las políticas de seguridad. • Aspectos técnicos de la administración y la gestión. • Costo asociado con la puesta en funcionamiento de cualquiera de los dos diseños.

c) Realizar un análisis de diferencias entre el sistema actual y el propuesto: El diseñador

obtiene una lista de las funciones deseadas que el cliente espera y que ambas partes están de acuerdo en que aportará la funcionalidad requerida y tratará los puntos vulnerables. Un análisis de diferencias puede ayudar a garantizar que el nuevo sistema ofrezca las soluciones técnicas y comerciales que el cliente espera. El análisis de diferencias pone de manifiesto posibles desconexiones en el sistema actual y muestra al cliente las ventajas de la solución inalámbrica de Cisco.

d) Finalizar la estrategia de capacitación: Ampliar la estrategia de capacitación de alto nivel y

convertirla en una estrategia detallada que describa la capacitación para los recursos de asistencia del cliente y los usuarios del cliente. La estrategia de capacitación forma parte del producto final de diseño. La estrategia detallada trata los siguientes puntos:

• Capacitación para los recursos de asistencia del cliente: determinar la capacitación

necesaria para que los recursos del cliente lleven a cabo las responsabilidades de migración o implementación y presten asistencia a la red inalámbrica.

• Capacitación para el usuario: enumerar las responsabilidades de capacitación del

partner y del cliente e identificar recursos de capacitación adicionales de terceros que puedan ser necesarios para administrar con eficacia la solución tecnológica. Crear el esquema, el contenido y el programa de clases propuesta del curso de capacitación.

En base a las conclusiones de la fase de Planificación, usted puede tener la oportunidad de proponer capacitación adicional para cuestiones que hayan surgido recientemente.

e) Finalizar la estrategia de asistencia: Usar las conclusiones adicionales de la fase de

Planificación para finalizar la estrategia de asistencia inicial para la administración de la red,

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asistencia de día 1 y de día 2. Identificar y planificar procesos y procedimientos de escalamiento adecuados. Revisar cómo el cliente prestará asistencia a la infraestructura inalámbrica y a sus clientes. Buscar nuevas oportunidades para volver a examinar las opciones de asistencia de la red del cliente. Abordar cualquier requisito identificado durante la fase de Diseño que pueda haber cambiado desde la creación del plan inicial de asistencia.

f) Finalizar la estrategia de seguridad de la red: Analizar los componentes del sistema para

garantizar su integridad. Confirmar una vez más la estrategia de seguridad de la red para comprobar que encaja dentro de las directrices del sistema y la arquitectura de red general del cliente.

g) Finalizar la estrategia de administración de la red: Ayudar al cliente a finalizar su decisión de

prestar asistencia a la red interna o externamente. Tener en cuenta cómo el cliente prestará asistencia a la infraestructura de la red y a sus clientes. Ofrecer cualquier opción de asistencia para la administración externa de la red inalámbrica de la que pueda disponer su organización.

2.2. Diseño de nivel básico

El diseño de nivel básico es el núcleo del producto final de diseño. Establece la topología de la solución propuesta y define la forma en que el diseño propuesto cumple los requisitos delineados durante el taller de planificación. Crear las características específicas del diseño de nivel básico y del diseño de la solución. Formular el plan de implementación que satisfaga las expectativas del cliente. TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO: a) Llevar a cabo un análisis de diferencias detallado de los requisitos comerciales y de

diseño: Examinar detenidamente los requisitos técnicos, comerciales y de política de seguridad del cliente para garantizar que el diseño básico satisfaga las necesidades del cliente. Tomar nota de los requisitos que puede que no se hayan abordado en fases anteriores a fin de tenerlos en cuenta en las tareas finales de la creación del diseño de nivel básico.

b) Desarrollar un diseño detallado de la solución: Usar los requisitos de diseño de alto nivel

para desarrollar el diseño detallado. El diseñador del sistema describe los aspectos del diseño detallado relacionados con los objetivos de la solución. Los elementos generados normalmente en este diseño incluyen entre otros la lista de materiales, los diagramas de la topología de la red, los flujos de tráfico propuestos y la valoración presupuestaria.

• Preparar plantillas de archivos de configuración de nivel básico para puntos de acceso • Preparar archivos de configuración de nivel básico para switches y routers de

acceso/distribución • Preparar una configuración de nivel básico del servidor ACS o Radius • Preparar un diseño de nivel básico de la administración de la red/WLSE

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• Documentar la configuración de nivel básico para los tipos de dispositivos cliente compatible

• Finalizar el diseño de nivel básico de los teléfonos IP inalámbricos • Desarrollar una estrategia de copia de seguridad, reversión y recuperación del sistema • Realizar un estudio detallado del sitio y la topología de la red

c) Comenzar la planificación de la implementación: Utilizar las conclusiones de la fase de

Diseño para desarrollar un plan de implementación de alto nivel que abarque la administración de los equipos, la alimentación y conexión a tierra, los procedimientos de hardware y las expectativas de implementación del cliente. Incluir planes para el despliegue de teléfonos IP inalámbricos si se incluyen en el diseño. Desarrollar un plan de implementación para coordinar la transición de la finalización del diseño de nivel básico al inicio de la fase de implementación.

d) Finalizar la lista de tareas pendientes del cliente y el plan de acción: El coordinador del

proyecto y los responsables de las tareas del cliente se aseguran que las acciones de la lista de tareas pendientes del cliente se finalizarán a tiempo a fin de paliar el riesgo asociado a la implementación.

2.3. Revisión detallada del diseño

El coordinador del proyecto, el diseñador principal y el cliente repasan los detalles del diseño para garantizar que todas las partes acepten que el diseño de nivel básico propuesto satisfará los requisitos comerciales y de seguridad del cliente.

Si los requisitos han cambiado, modificarlos para crear el diseño final que servirá para

formular el plan del proyecto de implementación. Todas las partes aprueban el nuevo diseño TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Realizar un análisis de integración: Analizar las funciones y los protocolos de los equipos

inalámbricos dentro del diseño de nivel básico para determinar si serán ínter operativos con los equipos antiguos que pueden permanecer en la red. Si se encuentran problemas de interoperabilidad, hacer recomendaciones para su resolución y realizar pruebas en los equipos.

Esta tarea puede incluir pruebas de demostración de eficacia para determinadas funciones del diseño de nivel básico para verificar que el diseño de nivel básico pueda ser aceptado en el entorno actual.

b) Finalizar los documentos del diseño detallado: Consolidar todos los componentes del diseño

detallado que incluyen hardware, software y asistencia. Preparar la documentación del diseño de nivel básico para presentarla al cliente.

104

c) Realizar una revisión detallada del diseño a nivel interno: Distribuir el diseño de nivel básico al equipo interno para realizar un control de calidad antes de presentarlo a los encargados clave de la toma de decisiones.

Comprobar que toda la información haya sido captada de manera precisa para comenzar a preparar la fase de Implementación. Si es necesario, el equipo interno puede identificar cualquier asunto de diseño aún pendiente y mitigarlo por medio de un análisis de riesgo. 2.4. Presentar el diseño de nivel básico al responsable principal de la toma de decisiones para su

aceptación

Concertar una reunión entre usted y el cliente para la aceptación de la solución. Presentar el diseño de nivel básico final al encargado de la toma de decisiones del cliente. TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Obtener la aceptación de la solución por parte del cliente: Presentar una carta de aceptación

al encargado de la toma de decisiones. La carta de aceptación reconoce que se ha aceptado el diseño de nivel básico propuesto y que el partner ha concluido con éxito la fase de Diseño y sus obligaciones de acuerdo con el documento de trabajo.

b) Obtener una orden de compra del cliente: Seguir el proceso de ventas estándar para obtener

la orden de compra e ingresar la información en el sistema de procesamiento de pedidos.

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3. Implementación

En la fase de Implementación, a los clientes les preocupa que la introducción de soluciones y equipos inalámbricos en la red se realice con el mínimo trastorno y el máximo nivel de interoperabilidad con los elementos existentes en la red.

Durante la implementación, los partners facilitan la planificación del proyecto, la

administración y comunicación, el montaje, la instalación y la configuración de los elementos de la solución. También crean y ejecutan planes de prueba para verificar que la solución se despliegue conforme al diseño de nivel básico. Asimismo, los partners dan capacitación al personal de operaciones y a los usuarios y transfieren responsabilidades al grupo de operaciones.

Los cuatro primeros pasos de la fase de Implementación (adquisición de equipos,

planificación de la implementación, supervisión y control del proyecto y preparación del sitio) suelen completarse antes del comienzo de la implementación de una solución inalámbrica. Estos pasos son cruciales para la implementación y se aconseja a los partners no omitir ninguno de ellos. 3.1. Pedir los equipos

Usar el proceso estándar de pedidos para adquirir hardware y software inalámbrico de Cisco. Los sistemas de ingreso de pedidos de Cisco proporcionan espacio para especificar la información del destino del envío. Identificar con claridad a la persona en el lugar de la implementación que recibirá el hardware y software 3.2. Planificación de la implementación

Dejar claro el plan establecido en la fase de Diseño. Este plan debe abarcar la administración de los equipos, la alimentación y conexión a tierra, los procedimientos de hardware y las expectativas de implementación del cliente. También debe confirmar las expectativas para la instalación. Detallar el flujo de tráfico esperado y los puntos de acceso de la red, y considerar los puntos que deben utilizarse para probar la solución inalámbrica. TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO. a) Celebrar una reunión de planificación de la implementación: El equipo de implementación

(que por lo general incluye a coordinadores de proyecto, gerentes de ingeniería, gerentes de diseño y gerentes de cuentas de ventas y servicio) se reúne con los miembros del equipo del proyecto del cliente para tratar la implementación. Esta reunión proporciona tanto a los miembros del equipo como al cliente un foro donde confirmar plazos y procesos de toma de decisiones.

b) Analizar y crear un plan para realizar las siguientes tareas de la fase de implementación:

• Confirmación del diseño • Plan de implementación

106

• Estrategia de migración/integración • Prueba de aceptación de la solución • Fechas propuestas de instalación y advertencias • Lista de tareas pendientes del cliente • Proceso de control de cambios del cliente • Funciones y responsabilidades, incluidas la estrategia de resolución de problemas, los

procedimientos de escalamiento y las sesiones informativas para la administración c) Desarrollar un plan de respuesta y escalamiento: Trabajar con el equipo de implementación

para definir el plan de respuesta ante problemas que describirá los procedimientos de escalamiento. Este plan define las funciones y responsabilidades del cliente, el partner y otros proveedores si surge un problema durante la implementación. También define el mejor procedimiento a seguir para cada miembro del equipo en caso de que una parte responsable no responda. Comunicar el plan de respuesta ante problemas y el plan de escalamiento a todo el equipo antes del comienzo de la implementación.

d) Verificar la lista de tareas pendientes del cliente y el plan de acción: El coordinador del

proyecto y los responsables de las tareas del cliente se reúnen para revisar la lista de tareas pendientes del cliente. Esta lista verifica que las acciones se hayan finalizado y garantiza el cumplimiento de las fechas de finalización. El coordinador del proyecto y el cliente deberán continuar reuniéndose con frecuencia para que las tareas se finalicen y se cumplan las fechas de entrega.

e) Preparar la documentación de la instalación: Crear pautas de instalación específicas al sitio

para el equipo de implementación. Consultar esta documentación mientras se implementa el hardware y el software en el sitio del cliente. Las pautas deben ser concisas. Describir lo que se tiene que instalar y qué puntos de la red deben someterse a pruebas. No es necesario describir cómo instalar el hardware y el software. La pauta debe hacer referencia a las guías de instalación específicas de cada producto para consultar las descripciones de instalación.

Estas pautas ayudarán a administrar los plazos de implementación de equipos y la

programación de interrupciones de las operaciones. Incluir el programa de instalación, así como el plan de prueba para verificar que el funcionamiento cumpla con los objetivos de diseño.

También debe establecerse un proceso de control de cambios y cumplirlo si fuera necesario

cambiar alguna parte de la implementación. 3.3. Control y supervisión del proyecto

Establecer procesos para informar del estado, administrar cambios, solucionar problemas y controlar la calidad a fin de supervisar el progreso, paliar el riesgo y proteger el desempeño del proyecto.

107

TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Informe del estado: Ayudar a garantizar que las partes interesadas estén al corriente del estado

del proyecto trabajando con el cliente para designar la estructura y la frecuencia de los informes del estado. Si es necesario, también deben realizarse reuniones de estado predefinidas (es decir, semanalmente, quincenalmente) con los miembros clave del equipo y otros participantes necesarios.

b) Control de cambios: Ayudar al cliente a desarrollar un proceso de control de cambios que sirva

para mitigar las desviaciones del diseño planificado. El proceso debe permitir cambios cruciales para la implementación.

Si corresponde, utilizar los formularios y aplicaciones de control de cambios del cliente para facilitar este proceso. Documentar las oportunidades para realizar mejoras posteriores a la implementación.

c) Administración de problemas y control de riesgo: Establecer líneas de comunicación para

destacar el riesgo relacionado con la implementación. Definir los canales adecuados para la resolución de problemas.

d) Control de calidad: Incluir mecanismos de control de calidad en toda la implementación.

Supervisar los puntos de referencia o hitos de la implementación para verificar que la solución se esté implementando adecuadamente. El control de calidad durante la implementación incluye actividades como verificar que se hayan integrado y configurado adecuadamente los componentes correctos de la solución y que se hayan instaurado los procesos de control de versión.

Es posible controlar la calidad durante las reuniones de verificación de los puntos de referencia con las partes interesadas del lado del cliente.

3.4. Preparación del sitio

Antes de la instalación, es imprescindible realizar un estudio minucioso del sitio y evaluar la preparación de todos los componentes de la infraestructura, además de:

• Preparación de la sala de equipos • Alimentación, conexión a tierra y ventilación • Conductos, cableado, paneles de conexiones y bastidores • Control de acceso a la planta física • Comprobar que la red existente funciona y es estable • Identificar cualquier punto de penetración de seguridad existente

Garantizar que exista un plan para realizar la transición desde el sistema actual a los nuevos

sistemas.

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TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Validar la especificación del sitio: Consultar la especificación sobre los requisitos del sitio

creada en la fase de Planificación para identificar cualquier deficiencia.

Abordar las deficiencias generando una lista de tareas pendientes de verificación del sitio que defina las acciones necesarias para su resolución.

b) Llevar a cabo un estudio del sitio: Revisar el estudio del sitio sobre radiofrecuencia realizado

en fases anteriores.

Consultar el plan de implementación para elaborar un plano completo de la planta que confirme la ubicación de todos los componentes de la red y realice las actualizaciones necesarias.

c) Preparar el sitio: Trabajar con el cliente para preparar el sitio para recibir los equipos de la

solución para su instalación. Esto puede incluir asegurarse de que el área de montaje esté libre y programar la entrega del equipo en las instalaciones del cliente.

El coordinador del proyecto finaliza la programación de las interrupciones de las operaciones para el período de tiempo durante el cual se instalará el equipo.

d) Verificar el estudio del sitio: El coordinador de implementación confirma que los estudios del

sitio realizados en las fases anteriores siguen siendo válidos y que el sitio confirma la recepción programada del equipo. Asimismo, cualquier deficiencia en la especificación del sitio deberá ser resuelta para garantizar el éxito de la instalación.

3.5. Instalación y configuración

El ingeniero prepara el equipo, confirma su funcionamiento y después lo instala y configura en las instalaciones del cliente. Este paso entraña el montaje, instalación y prueba del equipo, la resolución de problemas de instalación, la realización de pruebas adicionales, la migración de usuarios y la aceptación. TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Montaje del equipo: Realizar un inventario de todo el equipo conforme se recibe. Etiquetar

cada caja indicando el edificio, planta, sala, número de bastidor y ubicación en el bastidor si está disponible. Guardar el equipo bajo llave en un área de montaje a la que sólo pueda acceder el equipo de implementación. Preparar la red para:

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• Maximizar la eficacia del proceso de implementación • Evaluar la configuración de la red antes del despliegue • Identificar cualquier componente defectuoso • Comprobar que los componentes estén listos para el funcionamiento • Demostrar que el equipo de la red se ha configurado correctamente y que funciona

de forma que el cliente pueda aceptar el despliegue de la red como sistema funcional

El montaje incorpora todas las funciones más importantes de diseño que existen en el documento de diseño de la red. Las valoraciones del montaje deben incluir pruebas básicas de hardware, pruebas de conectividad a nivel de la red y pruebas de funcionalidad de tipos de servicio de la red. Los resultados de la valoración del montaje pueden utilizarse como puntos de referencia para pruebas similares de aceptación que se realizarán durante la instalación en el sitio.

Una vez finalizado el montaje, deben etiquetarse los activos, volverse a embalar en el área de montaje y posteriormente desplegarse en el sitio para su instalación.

b) Instalar el equipo y el software de la infraestructura de la red: Recibir el hardware y el

software en el sitio final de instalación y colocarlo según se indica en el plan detallado de despliegue.

• Construir la red • Instalar el servidor ACS o Radius • Instalar y configurar la plataforma de administración de la red (WLAN Solution Engine) • Instalar puntos de acceso y componentes de RF • Instalar y configurar teléfonos IP inalámbricos • Proteger el perímetro de la red

c) Cargar, configurar, integrar y probar el software de cliente: Configurar cualquier software

que admita el componente de aplicaciones de la solución, según sea necesario. Instalar software de cliente de terceros que puede ser necesario, por ejemplo suplicantes de seguridad, software de cliente IP móvil y software de cliente de administración de redes. Probar el software en el entorno de implementación.

d) Aceptación del plan de implementación de la red: Recibir la aceptación formal o informal

del cliente para confirmar que la solución se ha implementado de acuerdo con el plan. La aceptación verifica la satisfacción con la instalación del equipo, la prueba de la instalación y la resolución de problemas.

3.6. Prueba y aceptación

El ingeniero de campo prueba y documenta la solución para prepararla para su aceptación. Se ejecutan scripts de prueba específicos y se comparan con los resultados esperados. Las pruebas de rendimiento se comparan con la norma esperada. Toda variabilidad en el rendimiento de la red se

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anota y se aborda. Se realizan pruebas de control de acceso e identificación y se comparan con los parámetros esperados. Una vez finalizadas estas pruebas se acepta que la red está preparada para el uso por parte del cliente. TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Probar la solución: El cliente, el coordinador del proyecto y el jefe de implementación revisan

la prueba aceptada y los productos finales del plan de aceptación y realizan una evaluación del sistema. Los objetivos de la evaluación son entre otros:

• Demostrar que cada componente del equipo, y la red como entidad propia, funciona

y se puede administrar • Verificar que cada sitio esté en funcionamiento y listo para su activación • Proporcionar recursos en las instalaciones del cliente (o en línea) para supervisar los

sistemas a medida que surjan problemas y para contestar y resolver llamadas relacionadas con problemas.

b) Realizar una prueba previa al lanzamiento: Seleccionar un sitio donde la ejecución de la

implementación pueda compararse con el diseño del sistema en un entorno de riesgo relativamente reducido (por ejemplo, un sitio con usuarios no cruciales)

Incrementar el ritmo de despliegue una vez que se estabilicen las variables del entorno y el proceso de desarrollo de la implementación sea sólido. Con este enfoque incremental, se puede pasar a la siguiente fase de la migración con un riesgo mínimo.

c) Aceptación del estado de preparación de la red para el uso: Una vez que las pruebas de la

solución implementada produzcan resultados satisfactorios en el entorno de producción, el cliente debe proporcionarle una carta de aceptación firmada que establezca:

• Que la red está lista para su uso • La aceptación de la integración de las soluciones física y lógica en el entorno de producción • La satisfacción con las pruebas de producción y con la resolución de problemas • Comenzar la transición de la red al equipo de operaciones del cliente una vez que se haya

recibido la carta de aceptación firmada. 3.7. Transferencia de conocimientos

Prepararse para finalizar la fase de Implementación ayudando a garantizar que el equipo de administración del sistema y los usuarios finales del cliente obtengan los conocimientos necesarios para materializar los beneficios de la solución

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TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Capacitar al administrador: Capacitar a los administradores del cliente para que presten

asistencia para la solución de acuerdo con la estrategia de capacitación delineada en la fase de Diseño.

b) Llevar a cabo la capacitación del usuario final: Capacitar a los usuarios finales según se

detalla en la estrategia de capacitación delineada en la fase de Diseño. Es importante capacitar a los administradores de redes y prestar asistencia al personal sobre los componentes clave de la solución inalámbrica. Además, Cisco ofrece varios programas de certificación y de capacitación para clientes.

c) Establecer asistencia de día 1: El equipo del proyecto prepara el plan de respuesta y la logística

que permitirá al cliente dar respuesta a solicitudes de asistencia en el día del lanzamiento de la solución e inmediatamente después. Debe establecerse un plan de escalamiento claro para canalizar las consultas sobre problemas, incluido un documento de preguntas frecuentes para tratar las preguntas rutinarias.

Prestar asistencia al cliente para determinar qué contratos de nivel de servicio (SLA) se necesitan con los proveedores y usuarios de los sistemas. Considerar la negociación de un acuerdo para proporcionar parte de este servicio como asistencia de escalamiento de segundo nivel.

d) Celebrar una reunión de transferencia de día 2 o de TAC de Cisco: El coordinador del

proyecto preside una reunión donde se tratará lo siguiente:

• Ventajas y limitaciones de día 2/TAC • Cómo, cuándo y quién debe contratar asistencia de día 2 • Qué hacer antes de llamar a un proveedor de asistencia de día 2 (actividades de

asistencia in situ de día 1) • Consideraciones de diseño particulares de la solución del cliente que se deben

comunicar al TAC • Qué documentación "según diseño" tener disponible

3.8. Conclusión

Prestar asistencia al cliente en la transición a las operaciones:

• Proporcionando documentación que describa lo aprendido • Destacando los aspectos de diseño únicos del cliente que se han de tener en cuenta • Presentando el Centro de Asistencia Técnica (TAC) de Cisco • Obteniendo la carta de aceptación del cliente si aún no se ha recibido

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TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Realizar una revisión interna para determinar lo aprendido: El equipo del proyecto repasa

lo aprendido con el equipo del cliente y modifica las plantilla o los proceso con el fin de ayudar a mejorar la siguiente instalación.

b) Crear documentación de apoyo a la transición: Crear documentación para el cliente, que

resalte las características de la asistencia de día 2 y ayude al administrador del sistema del cliente a comprender cómo debe interactuar con el TAC. Esta documentación final de la red debe reflejar información "según diseño" que indique las configuraciones y los requisitos de diseño específicos del cliente, y debe identificar un punto de contacto del TAC de Cisco mientras proporciona la documentación final de la red.

c) Aceptación del proyecto: Presentar al cliente una carta de aceptación. La carta de aceptación

debe establecer para el cliente que:

• Se ha implementado la solución de acuerdo con los criterios de aceptación del cliente • El partner ha cumplido con las obligaciones contraídas y la fase de Implementación

ha finalizado

Programar una reunión de seguimiento con el cliente en un plazo de 30 días para garantizar su satisfacción.

113

4. Operación

En la fase de Operación de una solución inalámbrica, los clientes desean garantías de que los productos funcionan de manera eficaz y mantienen una alta disponibilidad. Esta fase incluye actividades tales como la supervisión del servicio de la red. Además incluye la detección y resolución de cualquier trastorno en el servicio de la red inalámbrica además de la actualización de componentes cuando sea necesario.

Aprovechar la variedad de oportunidades comerciales de servicio y asistencia en las

operaciones continuas y la administración de los sistemas inalámbricos. 4.1. Administración del sistema

Prestar asistencia al cliente en el desarrollo de procesos para administrar el sistema en el modo de operaciones continuas, que incluyan la administración y copia de seguridad del sistema, la administración de activos y el mantenimiento programado. TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Administrar y realizar copias de seguridad de los componentes del sistema: Ayudar al

cliente a desarrollar procedimientos para realizar copias de seguridad de los componentes del sistema, incluidos los servidores, sistemas operativos, software, bases de datos, gateways, switches, routers y equipos de seguridad. Probar con regularidad la recuperación a partir de copias de seguridad

b) Administrar los activos: Prestar asistencia al cliente en el establecimiento de una base de datos

de registros que permita un acceso rápido y restringido a la información de inventario para:

• Componentes de hardware (modelos, versiones y capacidades) • Software (información de garantía de la versión y la edición, por ejemplo, fechas,

derechos y procesos) • Contratos de servicio (fechas, derechos y procesos) • Información de mantenimiento (programas, acciones y resultados)

El mantenimiento de buenos registros de los componentes del sistema es vital para una

administración eficaz de la red. c) Realizar un mantenimiento rutinario: Aconsejar al cliente sobre los procesos asociados con el

mantenimiento programado de los componentes del sistema y de las actualizaciones de software para garantizar unas prácticas operativas sólidas. Los procedimientos programados se deberán comparar con un registro de procedimientos realizados realmente.

114

Verificar que el Centro de Operaciones de Red (NOC) conozca qué registros se deben supervisar para cada producto de seguridad y qué recursos hay disponibles para explicar las acciones recomendadas para los elementos que aparecen en los registros. d) Manejar los problemas del sistema: Ésta es otra de las responsabilidades centrales del Centro

de Operaciones de Red/Centro de Respuesta al Cliente del partner. Se requieren guías, herramientas, capacitación y experiencia para el éxito. Además de buscar el origen de los problemas y solucionarlos, los NOC deben facilitar un mecanismo para el seguimiento de cada incidente y para garantizar su resolución satisfactoria.

Un derecho fundamental de los contratos de servicio y asistencia de Cisco es el acceso al TAC de Cisco. El TAC de Cisco cuenta con las habilidades y la capacidad para asistir a los clientes y los partners a resolver los problemas más complejos. Determinar el nivel de prioridad del problema y evaluar el impacto sobre la red del cliente (P1, P2, P3). Seguir los procedimientos de escalamiento establecidos para la asistencia de nivel 3 del TAC de Cisco. Estos contratos también prevén el reemplazo del hardware. Las opciones de contrato establecen la entrega de piezas de repuesto en horario 08:00-17:00 al siguiente día laboral, 08:00-17:00 en 4 horas, 24 horas del día-7 días de la semana en 4 horas y 24 horas del día-7 días de la semana en 2 horas. Cisco SMARTnet Onsite también proporciona un técnico certificado para la instalación de la pieza de repuesto. Todo componente de hardware debe tener un contrato de Cisco SMARTnet, y todo producto de software debe tener asistencia para aplicaciones de software.

e) Mantener la seguridad del sistema: Confirmar que todas las políticas de seguridad se hayan

implementado de forma aceptable de acuerdo con los requisitos y establecer procesos de supervisión continuos para identificar nuevos problemas de seguridad. Hacer hincapié al cliente en que una seguridad suficiente en las redes, servidores, software y datos es esencial y que se trata de un proceso continuo.

4.2. Control de cambios

Prestar asistencia al cliente para determinar cómo administrar y realizar cambios en el sistema e integrarlos en el entorno operativo. Reconocer que los cambios en el sistema pueden ser un desafío para las operaciones del cliente y ofrecer asistencia al cliente en la planificación de futuras actualizaciones y en la definición del proceso general de control de cambios.

TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Planificar y llevar a cabo actualizaciones de productos: Actualizar productos para el cliente

o trabajar con él para asegurarse de que cuenta con las habilidades adecuadas para actualizar él mismo los productos.

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Supervisar los anuncios de actualizaciones y nuevas versiones y dialogar con el cliente sobre si se deben aplicar y cuál sería el costo. Enfatizar la importancia de controlar los números de versión, en especial si el cliente tiene varios sitios o servidores. Si es posible, prever la realización de actualizaciones en función de los períodos programados de mantenimiento. Asegurarse de seguir la estrategia de copia de seguridad, reversión y recuperación. 4.3. Administración del rendimiento.

Prestar asistencia al cliente a la hora de identificar prácticas óptimas para supervisar el rendimiento del sistema y responder a los informes de problemas. Mientras se ayuda al cliente con la administración del rendimiento, estar atento a las oportunidades de prestar asistencia también para tratar las necesidades de optimización en la red. TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Supervisar el estado y el rendimiento del sistema: Examinar el proceso de supervisión del

rendimiento de la red EWLAN del cliente e identificar oportunidades para mejorarlo. Tomar en cuenta los procesos existentes, las herramientas y el personal del cliente para supervisar las advertencias y errores en la red, las tendencias del rendimiento y las incidencias de superación de los umbrales de rendimiento.

b) Producir informes de disponibilidad de la red: Ayudar al administrador del sistema del cliente

a definir y automatizar un proceso para la programación de informes e interrupciones de las operaciones en la red.

c) Supervisar los contratos de nivel de servicio: Ayudar al cliente a supervisar los contratos de

nivel de servicio (SLA) establecidos con proveedores y usuarios de los sistemas. Asegurarse de que se hayan formalizado contratos de Cisco SMARTnet™ y de asistencia para aplicaciones de software (SAS).

d) Realizar encuestas de satisfacción del cliente: El propietario del sistema realiza encuestas

entre los usuarios en la organización del cliente para garantizar que el rendimiento y la funcionalidad del sistema satisfagan las necesidades comerciales. Utilizar los resultados de las encuestas como base para perfeccionar el proceso de administración del rendimiento y como información para planificar la optimización.

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5. Optimización

Una vez que la solución inalámbrica esté implementada y en funcionamiento, es importante mantener un funcionamiento lo más eficaz posible y una alta disponibilidad, mientras los problemas se resuelven con rapidez a medida que surgen. Es preciso evaluar continuamente los dispositivos en cuanto a la asignación de ancho de banda y memoria, así como realizar ajustes a la red según sea necesario. 5.1. Planificación de la optimización

Una vez que la solución operativa sea estable, trabajar con el cliente para identificar y establecer prioridades para las mejoras al sistema.

TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Establecer un proceso de optimización: Ayudar al cliente a establecer un proceso de

optimización para identificar áreas de mejora dentro de las directrices de optimización.

Si estas directrices no están bien definidas, determinar qué significa la optimización para la organización y sus objetivos. Las directrices deben incluir prácticas óptimas para la estrategia de copia de seguridad, reversión y recuperación, las actualizaciones de software y hardware y las mejoras al mantenimiento del sistema. También pueden incluir políticas relacionadas con la red inalámbrica, como la administración de puntos de acceso dudosos. Puede que exista una razón comercial necesaria (por ejemplo en laboratorios de compañías de alta tecnología) para que los usuarios de empresa tengan puntos de acceso dudosos. Es importante tener una política para saber cómo manejarlos.

b) Evaluar las necesidades de optimización: Ayudar al cliente a manejar las conclusiones que

surjan del proceso de optimización. Los resultados del proceso pueden plasmarse en forma de un registro de problemas. Evaluar el impacto de los problemas con relación a los objetivos del cliente.

c) Identificar oportunidades de optimización: Ayudar al cliente a evaluar el esfuerzo y las

ventajas relacionados con oportunidades de optimización específicas. Determinar el valor comercial de optimizar el sistema actual. Brindar valor colaborando con el cliente para elaborar la justificación financiera de la optimización y proponer el plan para su ejecución.

5.2. Ejecución de la optimización

A medida que surgen oportunidades de optimización durante las operaciones del sistema, es posible ayudar al cliente en la planificación e implementación de mejoras, las cuales llevarán la solución al siguiente nivel.

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TAREAS NECESARIAS PARA ESTE PASO a) Idear soluciones de optimización: Una vez que el cliente decida aprovechar las oportunidades

de optimización, presentar las alternativas de solución que satisfagan los objetivos de optimización. Estas alternativas pueden estar basadas en la tecnología o en mejoras de los procesos para alcanzar los objetivos comerciales y operativos. Incluir el plan de implementación de alto nivel de los planteamientos de soluciones viables.

b) Probar la solución de optimización: Una vez que el cliente tome la decisión final en favor de

un planteamiento de optimización, desarrollar y probar la solución en un entorno que reproduzca el entorno de producción. El cliente realizará después pruebas con usuarios para confirmar el diseño y sus expectativas respecto de la implementación de la optimización.

c) Llevar a cabo la optimización: Tras confirmar la prueba satisfactoria del planteamiento de

optimización, pasar a la implementación de la solución en el entorno de producción. Esta tarea esencialmente refleja, a menor escala, el plan de despliegue de la fase de implementación, incluida la preparación del sitio, el montaje/instalación de cualquier equipo nuevo, la configuración, la integración y la prueba de aceptación de la solución.

d) Llevar a cabo la transferencia de conocimientos sobre optimización: Transferir la

implementación de la optimización al administrador del sistema después de haber finalizado con éxito la implementación. Dependiendo del alcance de la mejora, puede que existan oportunidades para prestar ayuda en las iniciativas de recapacitación y de documentación de lo aprendido para usar en iniciativas futuras. Esto concluye con la aceptación final de la optimización por parte del cliente.

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D. Estimación del ancho de banda utilizado para VoIP en 802.11. Para estimar el ancho de banda utilizado por una comunicación de VoIP en norma Wi-Fi es necesario, en primer lugar, el trabajo que se realiza a nivel de paquetes en la norma antes mencionada. La figura siguiente muestra un paquete de capa física para el caso de Wi-Fi.

Figura D. 1: esquema de un PPDU.

En la Figura D. 1se aprecia que la estructura PPDU29 se encuentra dividido en un componente de nombre PLCP30 y otro llamado PSDU31. Este último corresponde al tipo de servicio de datos que se entrega, el cual, en este caso, se trata de Wi-Fi. Para la problemática de VoIP, el MPDU32 posee una división que se muestra a continuación:

Figura D. 2: esquema de un MPDU para 802.11.

Para el caso de VoIP, lo que varia es el tamaño de los datos enviado, lo cual depende del codec utilizado. En este ámbito, existen variados tipos de codecs de comunicación. La plataforma inalámbrica que se ha probado posee dos tipos de llamadas: las efectuadas en protocolo G729 y las realizadas en G.711. Al analizar la primera, la cual posee un payload de 20 [bytes] y una entrega de 50 PPDU por segundo (PPS), se obtiene la siguiente tabla:

29 PPDU: PLCP Protocol Data Unit consiste en el paquete de capa 1 del modelo OSI correspondiente a la transimisión de datos. 30 PLCP: Physical Layer Convergente Protocol 31 PSDU: PLCP Service Data Unit 32 MPDU: MAC Protocol Data Unit.

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Tipo Bytes

PLCP preamble 9 PLCP header 6 MAC header 30 LLC 3 SNAP 5 IP header 20 UDP header 8 RTP header 12 G.729 payload 20

FCS 4

TOTAL 117

Tabla D. 1: total de bytes de un paquete de comunicación en G.729.

Tomando en consideración que un paquete de comunicación posee en total 936 [bits] y que el protocolo de transmisión trabaja a 50 PPS, se tiene por lo tanto que la tasa de transferencia necesaria para la comunicación es de 46,8 [kbps]. Ahora, para el caso de G.711 se tiene que:

Tipo Bytes

PLCP preamble 9 PLCP header 6 MAC header 30 LLC 3 SNAP 5 IP header 20 UDP header 8 RTP header 12 G.711 payload 160

FCS 4

TOTAL 257

Tabla D. 2: total de bytes de un paquete de comunicación en G.711.

Luego, siguiendo el mismo procedimiento que para el caso anterior y considerando que, al igual que para G.729, la comunicación se estable a 50 PPS, la tasa de transferencia de la llamada es de 102,8 [kbps].

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