instituto politecnico nacionaltesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/5618/1/determinac... · 2017....

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”

INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

“Determinación de las Condiciones Óptimas para la Instalación de una WLAN”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

PRESENTAN:

Contreras Alcántara Juan Carlos Rodríguez Solano Miguel Ángel

ASESORES:

M. en C. Julio Delgado Pérez M. en C. Gabriela Leija Hernández

M. en C. Pedro Gustavo Magaña del Río

MEXICO, D.F. 2008

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Agradecimientos

Con gran esfuerzo y motivación, este es un logro más al que he llegado, pero lo mejor de todo es que no lo hice solo, fue un trabajo en equipo. Y gracias a eso, pude obtener un triunfo importante. En esta hoja de papel, quiero quede parte de mi agradecimiento a Dios, por darme salud, por la gran familia que tengo y por encontrar a mi esposa. Después, le reitero mi agradecimiento a Susana Alcántara Estrada, mujer de pisadas firmes y guía de lo que soy ahora. Carlos Contreras Contreras, hombre de fuertes brazos y ejemplo a seguir, y fue por ellos, mis padres, quienes me dieron cuanto quise y de los que me siento tan orgulloso por ser parte de su vida. Luz María, Evelyn, Doraluz, Rosaura, Paulina, les hago mención porque sin su apoyo y palabras de aliento cuando quise caer, me levantaron, por hacer que esta familia tenga aun mas sentido. Guadalupe Román Montellano, gracias por aparecer en el momento justo y completar mi vida de forma total, por tus palabras y consejos, por cambiar mi manera de pensar y por estar conmigo. Sin saber más que decir, solo me queda expresarles que todos ustedes me hacen muy feliz, que no voy a olvidar lo que han hecho por mí, que espero poder corresponder a cada uno de ustedes y les pido que nunca se deshaga el lazo tan fuerte que somos ahora. Gracias al Instituto Politécnico Nacional, por darme la oportunidad de aprender y demostrar el orgullo de ser politécnico, de igual forma hago mención de un profesor de gran vocación que nos apoyo demasiado, como ningún otro profesor lo hizo, gracias Ingeniero Pedro Magaña del Rio, por preocuparse de que se cumplan nuestras metas. Solo me queda felicitar a mis padres, porque hasta ahora hicieron un gran trabajo conmigo, y por algo estoy hasta este punto de partida hacia nuevos retos, pero ¿saben qué?, estoy al frente de mi vida pero detrás de mi viene un ejército que me apoya y me ha apoyado en mis más temibles batallas. Familia, sigamos adelante. Por todo su apoyo y amor, GRACIAS. Juan Carlos Contreras Alcántara Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica


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El desarrollo de esta tesis se logro gracias al apoyo de muchas personas a las cuales quiero agradecer. En primer lugar quiero agradecer a mis padres José Antonio e Isabel quienes han sido mi mayor apoyo moral y económico y gracias a ellos he podido llegar hasta donde estoy. Gracias padres por su apoyo. A mi asesor de tesis el profesor Pedro Gustavo Magaña del rio por su gran apoyo incondicional y asesorías, y por brindarnos sus amplios conocimientos y experiencias en las comunicaciones, ya que sin su ayuda no hubiera sido posible terminar esta tesis a tiempo. Gracias por su paciencia. A los profesores Julio y Gabriela por compartir con nosotros sus grandes conocimientos en redes inalámbricas y que fueron de gran utilidad para el desarrollo de esta tesis. Gracias por compartir sus conocimientos. A todos los profesores que durante la carrera impartieron sus clases de manera profesional y dedicada con el objetivo de que aprovecháramos toda la información, conocimientos y experiencias para nuestro desarrollo profesional. Gracias por su esfuerzo. A mis amigos por brindarme su confianza y amistad y por los buenos ratos de convivencia. Gracias a dios por darme la fuerza espiritual y física y haberme puesto en este camino donde tuve grandes experiencias y recuerdos inolvidables. Miguel Ángel Rodríguez Solano Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica

“Determinación de las condiciones

óptimas para la instalación de una WLAN”


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O B J E T I V O

“Estudiar el sitio donde operará la WLAN para determinar las condiciones adecuadas de una instalación óptima de la misma.”


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Índice

Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI

Antecedentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII

Capitulo 1. Recolección de información del sitio de instrumentación. . 1

1.1. Recolección de información de una red nueva. . . . . . . . . . . . . 1.2. Recolección de información de una red existente. . . . . . . . . . .

2 2

Capitulo 2. Inspección del sitio de instrumentación. . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.1. Estudio del sitio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1. Necesidad de un Estudio del Sitio. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2. Restricciones de diseño que necesita un estudio del sitio adecuado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3. Pasos para realizar un estudio del sitio. . . . . . . . . . . . . . 2.1.4. Análisis de los datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2. Zonas problemáticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1. Interferencias en los estándares IEEE 802.11/a/b/g. . .

2.3. Localización de fuentes de energía y conexiones de red. . . . . 2.3.1. Cableado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2. PoE (Power over Ethernet). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Capitulo 3. Elección del tipo de estudio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3.1. Estudio del sitio inalámbrico básico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Estudio del sitio inalámbrico estándar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Estudio del sitio inalámbrico avanzado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Construcciones Multipisos, Hospitales y Bodegas. . . . . . . . . . .

3.4.1. Métodos de construcción y Materiales. . . . . . . . . . . . . . . 3.4.2. Niveles de Actividad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.3. Construcciones Multipisos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.4. Hospitales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.5. Almacenes o Bodegas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3.5. Desarrollo del Estudio del Sitio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.1. Estudio del sitio Manual. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.2. Estudio del Sitio Asistido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Capitulo 4. Detección de posibles fuentes de interferencia. . . . . . . . . . .

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4.1. Relación Señal a Ruido (SNR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Interferencia y Distorsión Multitrayectoria (Multipath Distortion) 4.3. Influencia de los materiales en una WLAN. . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3.1. Materiales de Construcción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2. Atenuación de la Señal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4. Interferencia entre dispositivos de la red WLAN. . . . . . . . . . . . 4.5. Interferencia entre Canales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6. Nodos Ocultos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Capitulo 5. Herramientas de simulación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.1. Alternativas de simulación para la planeación de una WLAN. .

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Capitulo 6. Ubicación Preliminar y Pruebas de los dispositivos de red. .

6.1 Características generales de un Access Point. . . . . . . . . . . . . . 6.2. Instrumentación preliminar del equipo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.2.1. Instrumentación inadecuada de AP y Antenas. . . . . . . . . 6.2.2. Instrumentación adecuada de AP y Antenas. . . . . . . . . .

6.3. Verificación de cobertura a los usuarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.1. Itinerancia (Roaming). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.2. Capacidad contra cobertura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Capitulo 7. Etapas finales del estudio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7.1. Optimización de la red y Rediseño. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2. Documentación de la instalación de equipos, contactos y cableado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Capitulo 8. Convivencia entre redes LAN y WLAN. . . . . . . . . . . . . . . . .

8.1. Breve Descripción de la Gama IEEE 802.11. . . . . . . . . . . . . . . 8.2. Ventajas de una WLAN sobre una Red Fija. . . . . . . . . . . . . . . . 8.3. Diferencias entre las LAN y WLAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4. Modo de Infraestructura y Modo Ad-Hoc. . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Conclusiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glosario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bibliografía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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INTRODUCCIÓN


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INTRODUCCIÓN

La utilidad de las redes inalámbricas en el hogar y las pequeñas empresas ofrece ventajas evidentes. Con

una red inalámbrica no es necesario instalar cables para conectar los distintos equipos entre sí y los

equipos portátiles pueden trasladarse de un lado a otro, de la casa o la pequeña oficina y mantener su

conexión a la red.

Aunque existen varias tecnologías para crear redes inalámbricas, el estándar IEEE 802.11 constituye un

conjunto de estándares del sector para tecnologías de red de área local inalámbrica (WLAN) compartidas,

de los cuales el que se utiliza con mayor frecuencia es IEEE 802.11b, también denominado Wi-Fi.

Las redes inalámbricas (wireless network) son aquellas que se comunican por un medio de transmisión no

guiado (sin cables) mediante ondas electromagnéticas. La transmisión y la recepción se realizan a través de

antenas.

Las wireless network tienen ventajas, como la rápida instalación de la red sin la necesidad de usar

cableado, permite la movilidad y tienen menos costos de mantenimiento que una red convencional.

Las redes inalámbricas utilizan un medio compartido, el aire, para transmitir ondas de radio frecuencia (RF).

En este existen obstáculos e interferencias, que afectan a la calidad del aire. Dos redes similares (por

ejemplo, 2 sucursales bancarias de arquitectura similar) pueden dar rendimientos muy diferentes, por causa

del entorno: vecinos, ruidos, materiales de construcción, decorados, etc. Por lo tanto es de vital importancia,

antes de desplegar una red inalámbrica, estudiar previamente "el terreno" y el entorno. Este estudio se

utiliza para determinar las condiciones adecuadas para la instalación de la WLAN.

Se debe considerar, que el estudio para determinar las condiciones adecuadas para la instalación de una

WLAN es temporal y debe revisarse periódicamente, pues se trata de una "foto" que en determinado

momento y lógicamente, con el tiempo las condiciones cambiarán.

Por otro lado, no debemos limitarnos a las paredes de nuestra instalación. Es importante tratar de conseguir

información también sobre el entorno: Puntos de Acceso existentes, ruidos, interferencias, etc. En muchos

casos estas consideraciones se realizan superficialmente o se cometen ciertos errores que luego generan

costos evitables.

ANTECEDENTES


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ANTECEDENTES

Las redes locales inalámbricas se han convertido en una realidad. Su gran nivel de aplicaciones a distintas

áreas donde el cable resulta inadecuado o imposible, lo hacen una excelente opción, aunque inicialmente

la falta de estándares definidos y sus reducidas prestaciones en cuanto a velocidad limitaron el interés de la

industria. La posterior aparición, de la norma IEEE 802.11 supuso una activación del mercado, al introducir

un necesario factor de estabilidad e interoperabilidad entre los diversos dispositivos inalámbricos que son de

gran importancia para su desarrollo.

Al surgir las WLAN, además de que no habían muchos estándares que rigieran su correcta instalación, no

se consideraban muchos factores que se denominan importantes en la actualidad para la instrumentación

de la WLAN, ya que al ser una tecnología inalámbrica que ofrece muchas ventajas, se esperaba que su

funcionamiento no causara tantos inconvenientes, cosa que no se ha podido obtener a causa de las

características del entorno en donde son instaladas.

Al instalar una WLAN la mayoría de las veces solo es instalada y configurada, sin considerar el entorno o

las condiciones adecuadas para la instalación de la misma, sin embargo, con el paso del tiempo se

presentarán varios inconvenientes que reducen la eficiencia de nuestra red, como pueden ser: problemas

de conexión, de rendimiento, de mantenimiento, de cobertura, etcétera; originados por diversas fuentes o

causas generadas por el transcurso del tiempo, motivo del crecimiento de la infraestructura del entorno o

por equipos inalámbricos vecinos que operen en la misma frecuencia y que puedan interferir con nuestra

red de datos.

Para el diseño de Redes WLAN se deben considerar muchos aspectos relacionados con las Radio

Frecuencias (RF) y el medio ambiente donde éstas serán instaladas, la seguridad, el tipo de información a

transmitir, las expectativas que se tienen acerca de su desempeño entre las más resaltantes.

Toda esta problemática se podría evitar haciendo un estudio previo del sitio en donde se instrumentara la

red WLAN, Un estudio de la instalación permite realizar una predicción más precisa de las necesidades de

infraestructura antes de adquirir una WLAN, con lo que el resultado es una mayor precisión de tiempo y

costos para la instrumentación de la red. También ayuda a comprobar tras la instalación que la WLAN

funciona según su diseño. Utilizando un software para estudios de instalaciones inalámbricas puede ahorrar

mucho tiempo, dinero y muchas frustraciones comparado con las técnicas de estudio de instalaciones en

papel.


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La instrumentación de una WLAN incluye varias fases. Si las primeras se llevan a cabo cuidadosamente, se

ahorrará tiempo y esfuerzos en las siguientes. La naturaleza de las señales RF de alta frecuencia causan la

mayoría de trabajo adicional comparado con las redes cableadas.

CAPÍTULO 1|

“RECOLECCIÓN DE

INFORMACIÓN DEL SITIO DE INSTRUMENTACIÓN”


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CAPITULO 1. “RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN DEL SITIO DE INSTRUMENTACIÓN.”

Cuando se va a instalar una WLAN (Wireless Local Área Network), antes de realizar cualquier actividad es necesario obtener cierta información del sitio de instrumentación tales como la infraestructura con la que se cuenta, planos arquitectónicos, diagramas eléctricos, planos de red LAN (Local Área Network) cableada, niveles de servicio (los niveles de servicio corresponden al cumplimiento de los tiempos de respuesta, tiempo de solución temporal y tiempo de solución final acordado en conjunto tanto con usuarios como proveedores. Es importante resaltar que estos tiempos están clasificados de acuerdo a la prioridad dada al incidente reportado: alta, media o baja), número máximo de usuarios, material con el que están construidos los edificios, área de cobertura, y a qué velocidad se requiere operar con la red. Toda esta información servirá para facilitar la planeación de la instalación, ya que de esta forma se asegurará el camino que seguirá el cableado de la red y además, se podrá ubicar correctamente los dispositivos inalámbricos para obtener un buen rendimiento y una buena conexión ante una red LAN cableada.

1.1. Recolección de información de una red nueva. Al llevar a cabo una buena recolección de la información del sitio donde se instrumentará la red WLAN, se puede hacer acreedor a múltiples ventajas, ya que lo que se esta adquiriendo es una red de alto rendimiento, la cual, es obtenida mediante la aplicación de algunos aspectos importantes tales como:

Obtener planos del lugar y planos de la red Ethernet (si es posible).

Recorrer minuciosamente el lugar de instrumentación.

Llevar a cabo un buen análisis y precisas mediciones de Throughput (velocidad de transmisión).

Establecer densidades máximas de usuarios.

Escoger “power users” (usuarios potenciales) para corroborar desempeño.

Definir niveles de servicio.

1.2. Recolección de información de una red existente.

El administrador de la red deberá contar con toda la información sobre la red existente, tales como la ubicación de los dispositivos de red inalámbricos instalados, el inventario de la red, el número de usuarios entre otros más puntos que son de gran interés conocer, evitando con ello entrar en graves apuros por esta carencia de información fundamental y logrando un consecuente ahorro en tiempo. En caso de contar con esta información inicial, es requerido iniciar una investigación para localizar los diferentes dispositivos de la red a través del sitio de instrumentación y ejecutar los mismos pasos para instrumentar una red nueva, que en esencia es lo mismo ya que al hacer un rediseño de los dispositivos de la red, se tiene que utilizar alguna herramienta de simulación para obtener un buen rendimiento de nuestra WLAN, que es lo que a fin de cuentas se busca principalmente en este cometido.

CAPÍTULO 2 |

“INSPECCIÓN DEL

SITIO DE INSTRUMENTACIÓN”


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2. INSPECCIÓN DEL SITIO DE INSTRUMENTACIÓN. Después de tener toda la información necesaria acerca del sitio, se tiene que proceder al siguiente paso, que es la inspección del sitio de instrumentación, para conocer físicamente las instalaciones y saber por donde se debe comenzar y poder descubrir obstáculos físicos e interferencias, además se tiene que revisar la infraestructura de comunicaciones que forma parte de la red alambrada actual (switches y routers) que van a interactuar con la WLAN. Para conocer todo lo anterior, es necesario realizar un estudio del sitio, el cual arrojara mediciones precisas de lo que se desea conocer.

2.1. Estudio del sitio. Un estudio del sitio que necesariamente incluya el espectro radioeléctrico es el primer paso en el despliegue de una red inalámbrica y es el paso más importante para asegurar la operación deseada; debe empezar con la discusión de las necesidades del usuario y los objetivos de desempeño. Una consideración importante son los requerimientos del ancho de banda. Ya que usuarios o empresas que esperan enviar archivos de gran tamaño sobre la WLAN, necesitarán equipo y localización de AP diferentes que otras empresas que necesitan una menor demanda en el servicio y un menor costo de instrumentación. Este estudio, es un servicio que se realiza en el sitio mismo (Indoor/Outdoor, Público/Privado) en donde se implementará la WLAN. Evalúa la cobertura, y las interferencias de las señales de RF, así como su comportamiento, de tal forma de entregar una solución que consiste en la definición de la cantidad de Access Point (AP) que se necesitan y su mejor distribución, para cubrir las áreas requeridas. Este servicio también contempla la revisión de la infraestructura de comunicaciones que forman parte de la red alambrada actual (Switches y Routers) que interactuarán con la solución WLAN, de tal forma de garantizar la funcionalidad y la confianza en la red.

2.1.1. Necesidad de un estudio del sitio. En una WLAN, pueden surgir muchos problemas que pueden impedir que la señal de radiofrecuencia (RF) llegue a todas las partes de la instalación. Ejemplos de algunas cuestiones de RF son, multipath distortion (distorsión multitrayectoria), problemas con hidden nodes (nodos ocultos) y cuestiones de alejamiento y acercamiento. Para abordar estos puntos, se necesita encontrar las regiones donde estos problemas ocurren. Y un estudio del sitio colabora para ayudar a encontrarlos. Como se mencionó en el tema anterior, un estudio del sitio ayuda a definir los contornos de cobertura de RF en un lugar en particular. También ayuda a descubrir regiones donde puede ocurrir multipath distortion, áreas donde la interferencia de RF es alta y buscar soluciones para eliminar tales situaciones, entre otras ventajas como ya se mencionó antes.

2.1.2. Restricciones de diseño que necesita un estudio del sitio adecuado. Las cuatro principales restricciones de diseño que se necesita tomar en cuenta mientras un estudio del sitio es llevado a cabo son:


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1. Alta disponibilidad: Que todos los usuarios de la red puedan acceder sin problemas. 2. Escalabilidad: Poder conectarse a otras redes para expandir la red. 3. Fácil administración: Para saber el estatus de la red en cualquier momento. 4. Interoperabilidad: Que entre los diversos dispositivos inalámbricos se tenga comunicación.

2.1.3. Pasos para realizar un estudio del sitio. Los pasos a seguir son los siguientes: 1. Obtener un diagrama del lugar con el fin de identificar obstáculos de radiofrecuencia (RF) potenciales. 2. Visualmente inspeccionar el lugar para buscar barreras potenciales o la propagación de señales de RF e identificar estructuras metálicas. 3. Identificar las áreas que son altamente usadas por los usuarios, así como las que no lo son tanto. Determinar la ubicación preliminar de los Access Points (AP’s). Debe estar contemplado la alimentación y el cableado de red de los AP’s, la celda de cobertura, la selección del canal y la ubicación de montaje de la antena. 4. Desarrollar el estudio actual, una vez realizada la verificación de los AP’s. Asegurarse de utilizar el mismo modelo de AP que fue determinado por el estudio realizado. Mientras el estudio se lleva acabo, reubicar los AP’s como sea necesario y realizar una nueva prueba. 5. Documentar los resultados. Registrar la ubicación de los AP’s y el registro de las lecturas de la señal, así como, data rates (velocidad de datos) en los límites exteriores.

2.1.4. Análisis de los datos. Después de realizar el estudio del sitio, se debe ejecutar un análisis de los datos. Si se realiza un estudio manual (se explicara más adelante), se deberá llevar un mapa en el recorrido y registrar los datos del sito por cada ubicación. También se debe tomar cierto tiempo y analizar el mapa, esto con la finalidad de percibir si existe una débil recepción en ciertas áreas del lugar y conocer las características que están en juego en el área y que posiblemente afectan en la calidad de la señal. Se debe experimentar con diferentes ubicaciones de AP’s y antenas con el fin de localizar el mejor lugar. Usa mapas diferentes para la ubicación opcional de los AP’s, esto va a ayudar a mantener una información clara y que será fácil de entender.


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2.2. Zonas problemáticas. Durante la inspección del lugar es común encontrar zonas en donde la señal podría tener problemas, ya que debido a que las redes inalámbricas operan en un espectro de frecuencias utilizado por otras tecnologías, pueden existir interferencias que puede afectar negativamente el rendimiento de la red, además la señal puede ser afectada al atravesar paredes, mobiliarios y obstáculos, a los lugares en donde la WLAN pudiera ser afectada por estas condiciones, se le considera una zona problemática, se tendrá que identificar las fuentes de interferencia que pudieran afectar la futura red y buscar una solución.

2.2.1. Interferencias en los estándares IEEE 802.11/a/b/g. Existen diversos tipos de WLAN, las cuales se rigen por diferentes estándares, tales como: 802.11a, 802.11b y 802.11g. Los sistemas 802.11b son los más afectados por la interferencia, ya que operan en la banda de 2,4 GHz y en esa banda operan otros sistemas como los basados en bluetooth, los hornos de microondas y los teléfonos inalámbricos, además de otras redes WLAN, que originan interferencias considerables, alcanzan una velocidad de hasta 11 megabits por segundo (Mbps), pero permite menos usuarios simultáneos, entre sus ventajas esta el precio mas bajo y tiene mejor alcance de señal (no más de 46 metros en el interior de un edificio y 92 metros en el exterior). Las redes WLAN 802.11a, operan en la banda de 5GHz y en esa banda las interferencias son prácticamente inexistentes, los sistemas 802.11a operan a velocidades de hasta 54 Mbps y utilizan OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), y tiene dos grandes ventajas respecto a los sistemas 802.11b, ya que se incrementa la velocidad máxima de transferencia de datos por canal (de 11 Mbps a 54 Mbps) y aumenta el número de canales sin solapamiento, esta tecnología combate problemas como la propagación multipath, que limita la velocidad de los datos, sus desventajas son precios mas altos y tiene menor alcance de la señal (no más de 15 metros en el interior y 30 metros en el exterior), ya que se pueden ver obstruidas con mayor facilidad por paredes u otros obstáculos, además no es compatible con los adaptadores de red, los enrutadores y los puntos de acceso 802.11b. Las redes WLAN 802.11g alcanzan velocidades comparables con 802.11a, si las condiciones son óptimas, permite más usuarios simultáneos, tiene un alcance de señal igual al 802.11b y no se ve obstruido fácilmente, además es compatible con los adaptadores de red, los enrutadores y los puntos de acceso 802.11b, pero al trabajar en la frecuencia de 2,4 GHz presenta los mismos problemas de interferencia y el precio es mayor a 802.11b.

2.3. Localización de fuentes de energía y conexiones de red. Se debe tener en cuenta que los puntos de acceso necesitan electricidad para poder operar y además deben estar conectados a la red cableada. Se recomienda instalar los puntos de acceso en lugares estratégicos sin olvidarse de éstas dos conexiones.


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2.3.1. Cableado.

Existen cuatro opciones para alimentar un punto de acceso (AP). Las opciones dependen de la fuente que suministra la alimentación. Las cuatro opciones son:

Un switch con alimentación interna (como un Catalyst switch).

Una línea de alimentación por patch panel entre el switch y el AP.

Un inyector de energía entre el switch y el AP. Un inyector de energía es un dispositivo que se conecta a un socket en la pared, y después se conecta a la línea de Ethernet para proporcionar alimentación a un puerto (en este caso, el AP).

Un suministro local de energía. De todos los métodos de alimentación anteriores, los primeros tres utilizan PoE (Power over Ethernet) para suministrar energía a los AP’s. Cuando se utilizan AP’s que trabajan en la banda de 5 GHz, se debe estar seguro de que el switch y el patch panel proporcionen suficiente energía para los dispositivos. Los que trabajan en la banda de 2.4 GHz son ampliamente cubiertos, pero podría no haber suficiente soporte para los de 5 GHz.

2.3.2. PoE (Power over Ethernet).

Los dispositivos inalámbricos tienen que ser ubicados en lugares estratégicos, lo que provoca que en muchos de los casos no se tenga cerca un tomacorriente, esto ocasiona que se tenga que tender un cable para alimentar el dispositivo, a consecuencia provoca mayores costos y perdida de tiempo, ya que aumenta el número de cables que hay que tender. Para estos casos existen dispositivos inalámbricos con sistemas Power over Ethernet (PoE). PoE, es una tecnología que elimina la necesidad de suministrar por separado la alimentación para el AP. Esto significa, que la alimentación es entregada (como el nombre lo indica) sobre el mismo cable de Ethernet usado para el manejo de datos. Esto a su vez, minimiza el número de cables que se deben tender para instalar la red, resultando en menores costos, menos tiempo de interrupción, más fácil mantenimiento, y mayor flexibilidad en la instalación cuando se compara con el alambrado tradicional. Este brillante método es ideal para lugares donde podría ser difícil pero no imposible, suministrar una fuente de energía por separado. No se debe utilizar PoE en adición con una fuente de energía por separado. Esto puede provocar que la alimentación del puerto Ethernet del switch se apague. Sin embargo se debe considerar la distancia entre el AP y el switch. El rango máximo para 100BaseT de Ethernet es de 100 metros.

CAPÍTULO 3 |

“ELECCIÓN DEL TIPO DE ESTUDIO”


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3. ELECCIÓN DEL TIPO DE ESTUDIO. Existen niveles para determinar el tipo de estudio de acuerdo a la dificultad del proyecto de la WLAN. Donde previo al estudio del sitio, se pide y examina la distribución del edificio para valorar la infraestructura y cómo ésta afecta a las áreas que son designadas para el acceso inalámbrico.

3.1. Estudio del sitio inalámbrico básico. Este tipo de estudio se emplea en oficinas pequeñas así como en escuelas de poco tamaño que tienen entornos típicos de oficinas sin tantas obstrucciones. El estudio se puede aplicar de manera remota y es desarrollado utilizando herramientas que analizan los esquemas de la construcción.

3.2. Estudio del sitio inalámbrico estándar. Este estudio es para entornos de oficina pequeños y medianos, así como grandes escuelas que no incluyen laboratorios o almacenes que pueden crear interferencia a la red inalámbrica. El estudio del sitio inalámbrico estándar, comienza usando herramientas que analizan las estadísticas de la construcción e incluye un recorrido para comprobar todas las hipótesis. Para el estudio del sitio inalámbrico estándar, se realiza una revisión física de las instalaciones para identificar algunas cuestiones de impacto en la transmisión, tales como velocidad y rendimiento. Un informe del sitio es realizado después de que se realizan las pruebas de intensidad de la señal y se identifico la mejor ubicación para los puntos de acceso inalámbricos (WAP’s). Por el aislamiento de áreas de interferencia se puede asegurar rendimiento de cobertura perfecta en toda la construcción. Esto elimina el método de prueba y error y garantiza que los puntos de acceso son instalados correctamente a la primera.

3.3. Estudio del sitio inalámbrico avanzado. Este estudio es para entornos complejos incluyendo empresas y universidades con múltiples edificios, laboratorios, lugares de almacenamiento, o con edificios compartiendo cualquier numero de redes inalámbricas separadas que pueden traslaparse. El estudio del sitio inalámbrico avanzado comienza utilizando herramientas que analizan las estadísticas de la construcción y es desarrollado en sitio. Este estudio incluye un estudio completo en radiofrecuencia (RF) y la garantía de que el diseño recomendado entregara una cobertura adecuada a la cotización de intensidad de la señal inalámbrica sobre el área de estudio definida.


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3.4. Construcciones multipisos, hospitales y bodegas. 3.4.1. Métodos de construcción y Materiales. Diferentes aspectos de la construcción de edificios son desconocidos u ocultos por parte del estudio del sitio, por lo cual se tendría que obtener esa información de otras fuentes (como planos arquitectónicos). Algunos ejemplos de métodos de construcción típicas y materiales que afectan el rango y área de cobertura de los AP’s incluyen película metálica sobre los vidrios de las ventanas, acero montado en paredes, pisos de cemento y paredes con acero reforzado, aislamiento de lamina de metal, escaleras y pozos de elevadores, tuberías de fontanería y accesorios, y muchos otros. Varios tipos de inventario pueden afectar el rango de RF, particularmente aquellos con alto contenido de acero o agua. Algunos elementos para buscar incluyen papel de la impresora cajas de cartón, alimento para animales, pintura, derivados del petróleo, partes de motor, etcétera.

3.4.2. Niveles de Actividad. Similarmente, un área de oficina después de horas (sin gente) tendrá un rango diferente de RF que la misma área con gente durante el día. Sin embargo muchas partes del estudio del sitio pueden ser conducidas incluso sin el área completamente llena, es esencial conducir la verificación del estudio del sitio y ajustar los valores clave durante un tiempo cuando la ubicación está ocupada.

3.4.3. Construcciones Multipisos. Se debe tener en mente los siguientes indicadores cuando se dirige un estudio del sitio para una construcción de oficina típica:

Los cubos de elevadores y reflexión de señales de RF.

Suministrar habitaciones con el inventario que absorben las señales.

Interior de oficinas con paredes de difícil absorción de señales RF.

Habitaciones (cocinas) que pueden producir interferencia en la banda de 2.4 GHz mediante el uso de hornos de microondas.

Pruebas de laboratorio que producen interferencia en la banda de 2.4 GHz y 5 GHz, creando distorsión multitrayectoria y sombras de RF.

Cubículos se tienden a absorber y bloquear señales.

Salas de conferencia que requieren de alta cobertura por parte de los AP’s ya que son áreas de alta demanda.

Toma demasiado cuidado cuando se realicen estudios en sitios multipisos. Los AP’s en diferentes pisos pueden interferir uno con el otro tan fácilmente como lo pueden hacer los que están ubicados en el mismo piso. Sin embargo, es posible tomar ventaja de este comportamiento durante el estudio del sitio. Si se utilizan antenas de alta ganancia, es posible alcanzar a penetrar pisos y techos y llegar a proporcionar cobertura hacia pisos arriba así como pisos debajo de donde se encuentra ubicado el AP. Es necesario


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tener cuidado de no traslapar canales entre los AP’s de los múltiples pisos o hacerlo con los AP’s en el mismo piso. Cuando se trata de edificios que son compartidos por diferentes ocupantes, se requiere de cierta seguridad por lo que se utiliza transmisión de baja potencia y antenas de baja ganancia para mantener la señal fuera del alcance de las habitaciones vecinas u oficinas.

3.4.4. Hospitales. El proceso de un estudio para hospitales tiene casi mucho parecido al que se hace para una empresa, pero el diseño de las instalaciones de un hospital tiende a diferir de la siguiente manera:

La construcción de un hospital tiende a ir a través de múltiples proyectos de reconstrucción. Cada construcción adicional tiende a ser hecha con diferentes tipos de materiales y estos a su vez tienen diferentes niveles de atenuación.

La penetración de la señal a través de paredes y pisos en áreas asignadas a los pacientes son típicamente mínimas, lo que ayuda a crear microceldas.

Las celdas son pequeñas, por lo cual es esencial un roaming perfecto, especialmente con aplicaciones de voz.

El traslapamiento de celdas puede ser alto, por lo que la reutilización de canales también.

En los hospitales pueden se pueden encontrar diferentes tipos de redes inalámbricas instaladas, incluyendo equipo ajeno a red utilizando la frecuencia de 2.4 GHz que puede afectar a la WLAN.

Antenas omnidireccionales que son montadas en paredes y techos son muy populares, pero se debe tener en mente que la diversidad es requerida.

3.4.5. Almacenes o Bodegas. Almacenes o bodegas con grandes áreas a espacio abierto, a menudo contienen estanterías de almacenamiento alta. Muchas veces estos estantes logran alcanzar el techo, donde los AP’s son comúnmente instalados. Pues estos estantes de almacenamiento pueden llegar a limitar el área de cobertura para los que los AP fueron asignados. En estos casos, se debe considerar la reubicación de los AP’s sobre otro lugar, tales como las paredes o pilares de cemento. Incluso se deben tomar en cuenta los siguientes factores para cuando se realiza un estudio del sito en este tipo de lugares:

El nivel de inventario afecta el numero de AP’s que se necesitan. Hacer una prueba de cobertura con dos o tres AP’s en un lugar estimado de ubicación.

Traslapamiento inesperado de celdas se provoca por variaciones multitrayectoria. La calidad de la señal variara más que la potencia de esa señal.

Durante el estudio, los AP’s y las antenas usualmente no tienen un cable conectándolos. Pero en la producción, el AP y la antena requerirán cables. Sin embargo, todos los cables de antena tienen perdida de señal. El estudio mas correcto debe incluir el tipo de antena para ser instalada así como la longitud del cable a ser instalado. Una excelente herramienta a utilizar para simular el cable y su perdida es un atenuador.

Para realizar un estudio sobre una planta de producción las características son similares a estudios sobre un almacén o bodega, excepto que se pueden hallar muchas mas fuentes de interferencia de RF en una planta de producción. En adición a esto, las aplicaciones en una planta de producción requieren mas ancho


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de banda que el que se requiere en un almacén. Estas aplicaciones pueden incluir video y voz inalámbricos. Distorsión multitrayectoria parecería ser el único gran inconveniente en el rendimiento de la red en este tipo de construcciones.

3.5. Desarrollo del estudio del sitio. Hay dos tipos en el que se puede desarrollar un estudio del sitio, los cuales son: manual o asistido. Usualmente se utiliza el modo manual cuando se instala una WLAN por primera vez. Si existe el caso en el que hay una WLAN en el lugar y solo se requiere ajustarla, un estudio del sitio asistido ayudara al ahorro de trabajo.

3.5.1. Estudio del sitio manual. El primer camino para realizar un estudio del sitio es llamado estudio del sitio manual. Esto significa que se puede llevar una laptop, una palmtop o dispositivos para un estudio inalámbrico especializado y caminar alrededor del sitio y llevar un registro de información para la ubicación temporal de los AP’s sobre la marcha. Se puede decidir la ubicación de los AP’s y las antenas donde sea necesario montarlas. Sin embargo, antes de la ubicación final de estos dispositivos y montarlos, se debe hacer una última prueba llevando el equipo para el estudio hacia varias ubicaciones de alta demanda dentro de el área de cobertura. Es necesario tomar en cuenta los siguientes pasos para el desarrollo de un estudio del sitio manual: Paso 1: se debe comenzar obteniendo un plano de la construcción o diseño que muestre todas las áreas de cobertura. Paso 2: identificar y registrar las posibles fuentes de interferencia, incluyendo elevadores, hornos de microondas, unidades de calefacción HVAC, etcétera. Estanterías metálicas y armarios también pueden interferir en la señal del AP. Paso 3: se debe recorrer toda el área del terreno, y se deben hacer anotaciones de la potencia de la señal y de la relación señal a ruido (SNR). Paso 4: mueve los AP’s hacia diferentes ubicaciones y se deben hacer nuevos registros de los datos realizando nuevamente el paso 3. Se debe estar consiente de tomar en cuenta la relación de señal a ruido (SNR). Ya que si el ruido en la banda es demasiado alto, puede causar problemas en la recepción, incluso si se tiene una señal fuerte proveniente del AP. Se utiliza la SNR y el packet retry count (cuenta de reintentos de paquete: es el número de veces que los paquetes fueron retransmitidos con éxito en la recepción) para obtener una vista precisa de la calidad en la señal. La cuenta de reintentos de paquete debe estar por debajo del 10 por ciento en todas las áreas. Se debe utilizar la lectura de reintento de paquete en conjunto con la SNR para una buena imagen de calidad en la señal. La señal puede ser demasiado fuerte, pero debido al ruido o interferencia multitrayectoria, los paquetes se perjudican.


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Sin una lectura de la SNR, no se puede determinar si los reintentos de paquete salen porque se esta fuera del rango, existe demasiado ruido o la señal es demasiado baja.

3.5.2. Estudio del Sitio Asistido. Si se utiliza un Wireless LAN Controller (controlador WLAN), se puede desarrollar un estudio del sitio asistido. Este estudio permite simular el radio óptimo de transmisión y la selección de canal en una WLAN existente. Se puede seleccionar AP’s específicos para la WLAN, y después generar los resultados del estudio. Este tipo de estudio permite:

Seleccionar AP’s específicos para realizar pruebas.

Realizar una exploración de radio.

Generar los parámetros de radio. El beneficio que se obtiene con esta prueba es que permite realizar el estudio sin la necesidad de caminar alrededor de una oficina, o cualquier otro lugar. Incluso permite un cierto nivel para escoger cuales dispositivos probar.

CAPÍTULO 4 |

“DETECCIÓN DE POSIBLES FUENTES DE

INTERFERENCIA”


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4. DETECCIÓN DE POSIBLES FUENTES DE INTERFERENCIA. Las posibles fuentes de interferencia que se tienen que buscar cuando se instrumenta una red WLAN pueden ser generadas por hornos de microondas, teléfonos inalámbricos que operan en la banda de 2.4 GHz, dispositivos Bluetooth, u otros equipos electrónicos que operan en la banda de los 2.4 GHz. Incluso la interferencia normalmente viene desde otros puntos de acceso (AP’s) y dispositivos de clientes que pertenecen a la WLAN, siendo esto suficiente como para que la señal se debilite o se interrumpa. También AP’s que no forman parte de la infraestructura de la red causan interferencia en la WLAN y son identificados como rogue (pillos) AP’s. Cuando se realiza un estudio del sitio, estos dispositivos tienen que ser identificados y tienen que ser eliminados. A continuación se mencionan algunos tipos de interferencia según su comportamiento: Destructiva: Una señal anula a la otra. Constructiva: Ambas señales se suman generando una nueva onda. Reflexión: Ocurre cuando una onda choca con un medio y no es capaz de atravesarlo, sino que rebota (se refleja). Refracción: Ocurre cuando una señal choca con un medio y es capaz de atravesarlo. Difracción: Ocurre cuando la señal es capaz de rodear el obstáculo.

4.1. Relación Señal a Ruido (SNR). SNR es un concepto de ingeniería definido como la relación entre una señal transmitida dada al ruido de fondo del medio de transmisión. Es ampliamente usado en el ambiente inalámbrico y se refiere a la relación de potencia entre una señal y el ruido que la acompaña como lo muestra la ecuación 1.

.1./ EcRuidoPSeñalPSNR

SNR es usualmente expresado en términos de una escala en decibeles logarítmica. En decibeles, la SNR es veinte veces la base 10 logarítmica de la relación entre la amplitud, o diez veces el logaritmo entre la relación de potencia, como lo muestra la ecuación 2.

.2.

1010 log20log10

Ecruido

señal

ruido

señal

A

A

P

PdBSNR


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4.2. Interferencia y Distorsión Multitrayectoria (Multipath Distortion).

El desempeño en la velocidad de transmisión (throughput) de la red WLAN es afectado por señales inservibles. La interferencia y la distorsión multitrayectoria (multipath distortion) causan fluctuaciones en la señal transmitida. La distorsión multitrayectoria describe el fenómeno donde una señal toma varios caminos para llegar finalmente en diferentes tiempos al receptor. El efecto se genera en el momento en que cualquier objeto refleja una señal de radio varias veces. En el receptor se solapan las señales en tiempos diferidos causando interferencia y debilitándose a si las mismas. En el peor caso se extiende la fase entre dos señales por 180 grados por las diferencias en tiempo haciendo que las ondas se eliminen totalmente. Por esa razón puede ocurrir fácilmente que no se logre una conexión LAN aunque el Access Point se encuentre en el mismo cuarto y a pocos metros de distancia. En adición a esto, la interferencia decrementa la relación señal a ruido (SNR) de un data rate (tasa de transferencia de datos) particular, mientras el conteo de reintento de paquete aumenta en el área donde la interferencia y/o distorsión multitrayectoria son altas. La interferencia incluso se refiere al nivel de ruido o noise floor. La intensidad de la señal recibida de su AP asociado debe ser lo suficientemente alta sobre el nivel de ruido del receptor para ser decodificado correctamente. Este nivel de fuerza se refiere a la relación señal a ruido o SNR. Esto se aprecia en la figura SNR 4.1.

Figura SNR 4.1.

El cambio del tipo de antena y su ubicación pueden reducir la distorsión multitrayectoria y la interferencia. Mientras las antenas direccionales pueden ser de gran valor para ciertas aplicaciones interiores, la mayoría de las instalaciones interiores utilizan antenas omnidireccionales.


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La direcionabilidad debe ser estrictamente determinada por un correcto y apropiado estudio del sitio. Si se utiliza una antena omnidireccional, en entornos interiores se requiere de diversidad de antenas para mitigar la distorsión multitrayectoria.

4.3. Influencia de los materiales en una WLAN. Cuando se lleva a cabo un estudio del sitio, es necesario tomar en cuenta los siguientes aspectos: Pisos de madera cusan interacción piso a piso entre los AP’s. Se debe pensar en tres dimensiones. Se debe estar seguro de las asignaciones de canal apropiadas para la ubicación de los AP’s entre los pisos adyacentes. Puertas de las habitaciones y oficinas deben estar cerradas antes de comenzar con el estudio del sitio. Esto muestra el desempeño de la WLAN y su funcionamiento diario. Entre otros aspectos que se mencionaran mas adelante. En general, todos los objetos absorben o reflejan parte de una señal logrando su degradación o bloqueo al paso de la misma. Algunos casos son: Paredes: especialmente si la pared esta compuesta por materiales de construcción pesados, como el concreto o ladrillos. La figura 4.2 muestra el comportamiento de la señal cuando incide sobre una pared.

Figura 4.2.

Recubrimientos en el techo: especialmente si están hechos de material metálico. Muebles: especialmente aquellos que en su mayoría están hechos de metal.


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Elementos naturales: como el agua, árboles y matorrales; no sólo afuera, sino también en las salas de estancia, patios u otros espacios públicos interiores. Vidrio recubierto: el cristal transparente generalmente no degrada en gran tamaño la fuerza de señal. Pero puede hacerlo si está recubierto con una película metálica o tiene un cable de malla incrustado en el. Obstrucciones de metal: Las señales de RF son más susceptibles a la degradación por obstrucciones de metal que por otros materiales. Consecuentemente, se debe tener cuidado en la colocación de objetos de metal grandes como gabinetes de almacenamiento y anaqueles en el entorno.

4.3.1. Materiales de construcción. Dado el efecto que los metales pueden tener sobre la calidad de la señal, es importante notar la colocación de acero y otros materiales metálicos en la infraestructura del sitio. Los planos del edificio generalmente ayudan en este aspecto, y ayudan a identificar problemas en áreas potenciales en donde se deben tomar mediciones durante el estudio del sitio. Hablamos entonces de diversos materiales tales como: madera, ladrillo, tabla roca. Ciertos materiales reflejan las señales sin problema como la madera y la tabla roca, lo cual puede extender la cobertura de la WLAN. Otros materiales (los duros) como el concreto con varilla, acero y cemento absorben o atenúan la potencia de la señal disminuyendo la cobertura.

4.3.2. Atenuación de la señal. La atenuación de la señal o pérdida de la señal ocurre cuando una señal viaja por el espacio libre. La pérdida de potencia en la señal es más pronunciada conforme la señal viaja a través de múltiples objetos. Una potencia de transmisión de 20 mW es equivalente a 13 dBm. Por lo tanto, si la potencia de transmisión a la entrada de un punto en una pared recubierta es de 13 dBm, la potencia de la señal se atenuara a 10 dBm al salir de esa pared. La tabla 4.3 muestra la pérdida probable de la fuerza de la señal causada por diversos tipos de objetos.

Objeto en la trayectoria de la señal.

Atenuación de la señal a través del objeto.

Pared recubierta 3 dB

Pared de vidrio con marco de metal 6 dB

Bloque de pared 4 dB

Ventana de oficina 3 dB

Puerta de metal 6 dB

Puerta de metal en pared de ladrillo 12 dB

Cuerpo humano. 3 dB

Tabla 4.3. En cada sitio donde se realice un estudio tendrá diferentes niveles de distorsión multitrayectoria, perdida de señal, y ruido. Los hospitales son comúnmente los entornos más exigentes en el estudio debido a la alta distorsión multitrayectoria, perdida se señal y ruido.


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Estos lugares demandan más tiempo para el estudio, requieren de una población densa de AP’s y requieren de niveles más altos de rendimiento. Fábricas y tiendas son las siguientes más complicadas para el estudio. Estos sitios generalmente tienen revestimientos de metal y muchos objetos metálicos en piso, lo que da resultado a señales reflejadas que genera como ya se ha mencionado multipath distortion. La tabla 4.4 muestra la influencia de algunos materiales sobre la señal en la red WLAN.

Material Ejemplo Interferencia

Madera Tabiques Baja

Vidrio Ventanas Baja

Amianto Techos Baja

Yeso Paredes interiores Baja

Ladrillo Paredes interiores y exteriores Media

Hojas Árboles y plantas Media

Agua Lluvia / Niebla Alta

Cerámica Tejas Alta

Papel Rollos de papel Alta

Vidrio con alto contenido en plomo Ventanas Alta

Metal Vigas, armarios Muy Alta

Tabla 4.4.

4.4. Interferencia entre dispositivos de la red WLAN.

Una serie de dispositivos que operan en o cerca de los 2.4 GHz, como fue mencionado en capítulos anteriores pueden ser una fuente significativa de ruido en redes 802.11b. En esta gama de dispositivos se incluyen teléfonos inalámbricos, hornos de microondas, así como otras tecnologías inalámbricas como los dispositivos bluetooth. Estas señales causan la recepción de tramas dañadas 802.11. Una opción para combatir esta cuestión, es que en el momento de realizar el estudio del sitio estos dispositivos se encuentren operando normalmente para proporcionar una real presentación del ruido en el ambiente. La imagen 4.4 ilustra los dispositivos que comúnmente generan interferencia en la WLAN.

Figura 4.4.


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4.5. Interferencia entre Canales. Tanto los AP como las estaciones miles transmiten en diferentes frecuencias llamadas canales. El estándar IEEE 802.11, tiene asignados 14 canales en un ancho de banda de 22 MHz, y la gama de frecuencias disponible va de los 2.412 GHz hasta los 2.484 GHz. Por regulaciones los canales se asignan para Europa 13 canales, USA con 11 canales, para algunos PCMCIA (Personal Computer Memory Card International) no disponen de los canales 12 y 13 por lo que solo se ocupan del 1 al 11. La separación entre canales es de 5 MHz. La tabla 4.5 muestra entonces la asignación de los canales:

Países y Canales

Países Canales

Europa (ETSI) 1 – 13

USA (FCC) 1 – 11

Francia 10 – 13

Japón 1 – 14

Tabla 4.5.

La tabla 4.6 muestra la relación de los catorce canales.

Relación entre Canal y Frecuencia.

Canal Frecuencia

1 2.412 GHz

2 2.417 GHz

3 2.422 GHz

4 2.427 GHz

5 2.432 GHz

6 2.437 GHz

7 2.442 GHz

8 2.447 GHz

9 2.452 GHz

10 2.462 GHz

11 2.462 GHz

12 2.467 GHz

13 2.472 GHz

14 2.484 GHz

Tabla 4.6.

La interferencia entre canales puede ser: Co-canales: al transmitir simultáneamente sobre el mismo canal. Inter-canales: al transmitir sobre canales adyacentes.


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Tanto la interferencia de co-canales como en la de inter-canales pueden limitar con severidad la capacidad de la WLAN. Para evitar este tipo de interferencias se deben seguir algunas reglas de diseño: Espaciar lo máximo posible los AP’s asegurando cobertura completa del área. Este criterio ayuda a reducir la interferencia co-canal, costos de equipo e instalación. Red de un piso: usar canales: 1, 6 y 11 para evitar toda interferencia inter-canal y evitar que dos AP adyacentes usen el mismo canal. Red de varios pisos: Usar canales: 1, 4, 7 y 11 para limitar la interferencia inter-canal y evitar que canales adyacentes usen el mismo canal. La figura 4.5 muestra la asignación de canales sin interferencias.

Figura 4.5.

Como resultado, dos dispositivos que empleen canales contiguos, o sin la debida separación, se crearán interferencias mutuamente, repercutiendo en las prestaciones de la red inalámbrica. Por lo tanto, en el caso de que existan varias redes inalámbricas en el mismo lugar, se utilicen canales con la suficiente separación. Para evitar totalmente el solapamiento de los canales usados, se deben dejar cinco canales de separación entre los utilizados. La figura 4.6 muestra el solapamiento de canales.


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Figura 4.6.

Por lo tanto, únicamente se dispone de tres canales (por ejemplo, el 1, el 6 y el 11) para una coexistencia sin interferencias de distintas redes wireless en la mismo área. Sin embargo, un estudio más profundo de la señal en redes wireless indica que la potencia se va reduciendo a medida que se separa de la frecuencia central, lo que permite en el caso de Europa, utilizar hasta cuatro canales (1, 5, 9 y 13) con un solapamiento mínimo. Como resultado se tiene las siguientes combinaciones de canales como lo muestra la figura 4.7, para la colocación de los AP’s evitando que se hagan interferencias unos a otros:

Figura 4.7.


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4.6. Nodos Ocultos. En las redes WLAN, existen límites de transmisión más marcados, algunas veces al punto donde cada nodo no está habilitado directamente para comunicarse con otro de la misma red. Esta situación es ilustrada en la figura 4.8, donde el nodo 2 puede comunicarse con los nodos 1 y 3, pero algún obstáculo o una distancia de consideración impiden comunicación directa entre los nodos 1 y 3. Desde la perspectiva del nodo 1, el nodo 3 es un nodo oculto y viceversa. En un protocolo simple sería fácil para el nodo 1 y el nodo 3 transmitir simultáneamente, estando el nodo 2 inhabilitado para hacer detección de esto. Además, el nodo 1 y 3 no tendrían alguna indicación del error porque la colisión es local en el nodo 2.

Figura 4.8.

CAPÍTULO 5 |

“HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN”


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5. HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN. Al instalar o mejorar una red inalámbrica se requiere una considerable inversión en tiempo y dinero, al hacer el estudio del sitio es posible utilizar algún programa para estudios de instalaciones inalámbricas, estos programas permiten planificar con precisión una red WLAN incluso en edificios muy complejos, la planificación adecuada identifica la localización optima, la cantidad y tipo de puntos de acceso a utilizar, reduciendo los costos de adquisición de material y de instalación, estos programas permiten importar los planos de un sitio en diferentes formatos, para posteriormente hacer un estudio de coberturas y rendimientos de los dispositivos inalámbricos, para poder identificar de forma precisa el numero, la localización y la configuración de los puntos de acceso necesarios para lograr el mejor funcionamiento de la red antes de instalarla, además la mayoría de los programas permiten determinar las características de las paredes y suelos del lugar donde se quiere instalar la red WLAN, para observar como se comporta la potencia de la señal, la relación señal – ruido , y la velocidad de transmisión en diferentes zonas, además de seleccionar canales para reducir las interferencias.

5.1. Alternativas de simulación para la planeación de una WLAN. Existe en el mercado una larga lista de programas para estudios de instalaciones inalámbricas, la mayoría ofrece soluciones parecidas, por mencionar algunos:

AirDefense Survey

AirMagnet Survey

AirTight SpectraGuard Planner

Aruba Mobility Controller

Bluesocket Wireless LAN Planner

Cisco Wireless Control System

Cisco's site survey FAQ

Ekahau Site Survey

Fluke Networks InterpretAir WLAN Survey

Motorola Wireless Valley LANPlanner

Netstumbler

VisiWave Para la mayoría de los programas se requiere comprar las licencias, pero en las páginas de algunos fabricantes, se permite la descarga de una versión de prueba, para saber como funciona y si conviene comprar la licencia, en este capitulo se describe un ejemplo practico de cómo hacer un estudio de sitio para diseñar e instrumentar una red WLAN , se utilizará el programa de la marca Fluke Networks InterpretAir WLAN Survey , ya que en la pagina del proveedor se puede descargar una versión de prueba y cuenta con distintas opciones que son de gran utilidad, debido al hecho de que el costo de un software de simulación para el diseño de redes inalámbricas ha sido bastante elevado hasta el momento, esta resulta una buena opción .


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I. Determinación de los requisitos. Se tiene que determinar que aplicaciones se utilizaran, el número de usuarios, las zonas que requieren servicio, las normas de seguridad de la red, los dispositivos, los fondos disponibles y la planificación. Con esta información, se tiene que definir la cobertura, el rendimiento, la compatibilidad y los requisitos de seguridad de la red. II. Creación del plan de red. InterpretAir cuenta con funciones de planificación de redes para determinar la colocación y la configuración optima de los puntos de acceso. III. Estudio de cobertura previo a la instrumentación. InterpretAir tiene la opción de importar un mapa, los formatos que admite son los JPG y PNG, si no se cuenta con un mapa, se puede trazar uno aproximado en programas como Microsoft paint. Es necesario especificar la escala del mapa (píxeles por metro o pie) para cada imagen de mapa. La escala del mapa es importante a la hora de predecir correctamente la cobertura de la red y representar los grosores de las paredes. Este programa nos permite seleccionar el tipo de material que corresponda a la pared y poder trazar el mapa. Después se deben posicionar los puntos de acceso, modificar los tipos de antenas y modificar las potencias de transmisión, así como el canal y el estándar utilizado, los resultados de la cobertura y el rendimiento esperados se ven inmediatamente en el mapa, se pueden visualizar los siguientes datos: Potencia de la señal en dBm. La vista de intensidad de la señal muestra la cobertura de la red inalámbrica y ayuda a encontrar las áreas

concretas con cobertura de red débil, se pueden establecer requisitos específicos, como valores mínimos

dBm, el valor predeterminado está entre -100 (débil) y -10 (intenso).

La vista de intensidad de señal muestra el RSSI más intenso de cada ubicación para los puntos de acceso y los estudios de cobertura seleccionados.


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Relación señal ruido (SNR). La vista de SNR muestra la relación existente entre la intensidad de la señal Wi-Fi (RSSI) y la interferencia. Con un alto nivel de interferencias, la SNR puede reducirse por debajo de cero, haciendo que la transferencia de datos sea muy lenta o incluso imposible. La SNR se calcula de la forma siguiente:

Relación señal ruido (SNR) = RSSI - nivel de ruido La carga de red simula la frecuencia con la que los puntos de acceso seleccionados transmiten datos. El 100% significa que transmiten constantemente y el 0% significa que no transmiten nunca (sin tráfico en la red inalámbrica). Con el control deslizante Carga de red, se puede simular fácilmente cómo el aumento del tráfico afectaría al rendimiento de la red inalámbrica. Cuanto mayor es el tráfico, mayores son las posibilidades de que se produzcan interferencias entre canales.

La SNR es baja o está por debajo de cero, quiere decir que la intensidad de la señales es débil o que hay interferencias de radio que afectan al rendimiento de la red.

Interferencia. La visualización Interferencia muestra qué ocurre cuando todos los puntos de acceso seleccionados o bloqueados envían datos en el intervalo especificado. Los valores de interferencia momentáneos no se usan porque pueden verse afectados por variaciones momentáneas, como la variación del número de clientes que transmiten datos o las interferencias aleatorias de radio, como por ejemplo las emisiones de un horno microondas.


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Al investigar la superficie de interferencias, se puede determinar cuáles son los canales óptimos y con unas interferencias mínimas.

Velocidad de datos. La estimación de velocidad de datos se basa en el ajuste de carga de red especificada, el adaptador seleccionado y la SNR calculada para cada posición. Las velocidades de datos reales pueden ser distintas de las estimadas.

La velocidad de datos permite obtener una estimación rápida del rendimiento de datos que puede alcanzarse en cada posición.


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Estado de RF. La visualización Estado de RF permite al usuario visualizar rápidamente si los requisitos de la red se están cumpliendo. La visualización Estado de RF comprueba todos los criterios establecidos en el perfil seleccionado y los aplica a los estudios de cobertura seleccionados. Si se cumplen todos los criterios, se muestra un color verde. El color rojo se usa si uno o varios de los criterios no se cumplen. No se mostrará ningún color en las zonas en las que no se realiza ningún estudio de cobertura.

El estado de RF indica en qué partes de la red se cumplen o no los criterios del perfil seleccionado.

Motivo del fallo. La visualización Motivo del fallo está relacionada con Estado de RF. Mientras que Estado de RF indica si la red está cumpliendo o no los criterios del perfil seleccionado, la visualización Motivo del fallo indica cuáles de los criterios no se están cumpliendo, si hay alguno que no se cumpla. No se muestra ningún color en las zonas que superan la visualización Estado de RF (que presentan el color verde en Estado de RF). Tampoco se muestra ningún color en las áreas no incluidas en el estudio de cobertura. Si hay varios criterios que no se cumplen en Estado de RF, se muestra el criterio de mayor prioridad.


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En Motivo del fallo se indica por qué falla el estado de RF

Punto de acceso más intenso. La vista de punto de acceso más intenso muestra el punto de acceso más intenso de cada ubicación del mapa. Normalmente, los adaptadores de Wi-Fi intentan asociarse con el punto de acceso que presenta la mayor velocidad de datos (en el caso de los adaptadores combinados) o la señal más intensa (en el caso de los adaptadores de una sola banda). Por tanto, la visualización de punto de acceso más intenso puede usarse para predecir el comportamiento de roaming y durante la planificación del reparto de carga. Es posible seleccionar el color de cada punto de acceso en las propiedades de los puntos de acceso.


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Visualización de los puntos de acceso más intensos de cada ubicación. Es posible definir un color concreto para cada punto

de acceso.

Conteo de puntos de acceso. En la visualización Conteo de puntos de acceso se muestra el número de puntos de acceso de cada ubicación con respecto a la intensidad de señal mínima seleccionada. Esta función resulta útil a la hora de visualizar las áreas de cobertura superpuestas, por ejemplo para garantizar una cobertura de “respaldo” en caso de caída de un punto de acceso o para encontrar áreas que presentan una superposición excesiva que podría causar interferencias.

La superficie de conteo de puntos de acceso muestra el número de puntos de acceso superpuestos de cada ubicación.

Sugerencia de posicionamiento de punto de acceso.


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La sugerencia de posicionamiento de punto de acceso ayuda a encontrar la ubicación óptima para un punto de acceso nuevo o ya instalado, también sugiere la ubicación de su próximo punto de acceso, siempre y cuando se conozca qué canal desea utilizar. Se deben utilizar las funciones de predicción de redes para realizar una planificación más detallada de la red.

La sugerencia de posicionamiento de punto de acceso muestra las posiciones más adecuadas para un punto de acceso nuevo o existente.

IV. Instrumentación de la infraestructura. A partir del plan de red, los estudios de cobertura preliminares y las mejoras hechas en la red, instrumentar la infraestructura de la red inalámbrica: instalar y configurar los puntos de acceso y antenas, configurar el switch de WLAN e instalar el cableado. V. Realización de un estudio de verificación. Verificar la cobertura y el rendimiento de la red mediante un estudio de cobertura por todo el sitio. VI. Análisis y ajuste para completar el diseño de la red. Si el estudio de verificación revela que la red no cumple aún los requisitos, se deberán realizar ajustes y repetir el estudio de cobertura hasta que los cumpla. VII. Creación de la documentación. El programa InterpretAir cuenta con una opción para crear una completa documentación de la instalación de red, la cobertura y el rendimiento.

CAPÍTULO 6 |

“UBICACIÓN PRELIMINAR Y PRUEBAS DE

LOS DISPOSITIVOS DE RED”


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6. UBICACIÓN PRELIMINAR Y PRUEBAS DE LOS DISPOSITIVOS DE RED. Después de diseñar y analizar un buen rendimiento con alguna herramienta de simulación, se procederá a ubicar preliminarmente los puntos de acceso, se determinara un diseño inicial de la red inalámbrica. Este diseño inicial indicara una ubicación tentativa inicial de los AP y sus canales de operación, hay que tomar en cuenta las características del sitio, se deberá evitar las reflexiones de la señal a causa de obstáculos, el movimiento de personas también puede reducir el nivel de señal por lo que es recomendable no poner los puntos de acceso a alturas próximas al nivel de las personas, sobretodo en zonas de tránsito, en la mayoría de los casos, se deberán montar los AP a la altura del techo, también se deberá reconocer la ubicación de antena, cable de red, y línea eléctrica, en el caso de que el AP este situado en lugares muy altos y no quede cerca un tomacorriente, es necesario utilizar dispositivos PoE, ya que se ahorraran muchos problemas .

6.1 Características generales de un Access Point. El AP es probablemente el dispositivo más común en una WLAN, que por medio de ondas de radio frecuencia (RF) recibe información de diferentes dispositivos móviles la almacena y la transmite entre la WLAN) y la LAN cableada. Un único punto de acceso puede soportar un pequeño grupo de usuarios. Existen diversos tipos de AP, Se acostumbra a agrupar a los AP en dos categorías: Puntos de Acceso Básicos, "Thin" en inglés, y Puntos de Acceso Robustos, "Fat" en inglés. Características de Puntos de Acceso Inalámbricos Robustos: - Son bastante inteligentes e incorporan funciones adicionales de gestión y seguridad. - Son más costosos. - Son más complicados de gestionar. - Sobrecargan el tráfico. - En algunos casos tienen slots libres para futuras actualizaciones. Algunas de las funciones de gestión y seguridad que incorporan los Puntos de Acceso Inalámbricos Robustos son:

Firewall

Utilidades para estudio del sitio de redes inalámbricas

Opción de no emitir SSID

Antenas wifi opcionales

Ajuste de potencia Características de Puntos de Acceso Inalámbricos Básicos: - Más económicos - Más sencillos de gestionar y configurar - Es más fácil compatibilizarlos con otras marcas Se debe tomar en cuenta que las funciones extra que incorporan los AP robustos, se terminan pagando. por esta razón es importante evaluar seriamente, si es conveniente utilizar estas funciones adicionales y si no es mejor ahorrar dinero y comprar AP básicos.


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Es importante aclarar que existen en el mercado muchas marcas y modelos de AP, y por eso es recomendable antes de adquirir un AP, verificar sus características en la página de Internet de la Wi-Fi Alliance. Un AP se comunica con sus clientes inalámbricos, con la red alámbrica y con otros AP. Existen varios modos en los cuales puede ser configurado un AP:

Modo Raíz: Configuración por defecto. El AP es conectado al backbone de una LAN cableada o actúa como nodo central en una red WLAN.

Modo Repetidor: Como un repetidor inalámbrico, el AP extiende el área de cobertura de la WLAN.

Modo Reserva: El AP monitorea las actividades de los AP y asume este rol si el AP monitoreado falla.

Modo Puente Inalámbrico: Diseñada para conectar dos LANs separados (normalmente ubicados en edificios diferentes).

Modo Puente Multipunto: El AP actúa como puente para poder interconectar más de dos LAN’s separadas (Ubicados en edificios diferentes).

6.2. Instrumentación preliminar del equipo. Una vez que se cuenta con todos los elementos necesarios para instalar la red se situara a lo largo del sitio en donde será instrumentada la WLAN. Se procederá a la instrumentación preliminar, La instrumentación WLAN incluye instalar cableado, switches, puntos de acceso y antenas. Se configuran los puntos de acceso y los switches, y se añaden notas de instalación a la documentación del estudio de la instalación. Igualmente es importante no instalar dispositivos inalámbricos en lugares donde puedan existir atenuadores de señal (cerca de un ascensor, o paredes gruesas de hormigón) ya que de lo contrario obtendremos insuficiencias en la señal, lo que provocará una baja velocidad en las comunicaciones, la instalación puede ser de dos tipos, modo infraestructura y modo Ad-Hoc, que son explicadas en un capitulo próximo.

6.2.1. Instrumentación inadecuada de AP y Antenas. La figura 6.2 muestra la instrumentación inadecuada de un AP y antenas cerca de una viga “I” de acero, la cual crea distorsión en el modelo de la señal. Un punto nulo de RF es creado por el cruce de señales, además distorsión multitrayectoria es creada cuando la señal es reflejada. Esta ubicación brinda cobertura baja detrás del AP y reduce la calidad de la señal hacia enfrente del mismo.


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Figura 6.2.

La figura 6.3 muestra los cambios en la propagación de la señal o distorsión causada por la viga “I” de acero. La viga crea reflexiones de los paquetes que se reciben y que se transmiten. Las señales reflejadas resultan de poca calidad debido a la distorsión multitrayectoria. Sin embargo, la intensidad de la señal es alta porque la antena del AP esta muy cerca de la viga.

Figura 6.3.


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En la figura 6.4 la ubicación del AP y la antena es mucho mayor porque están alejados de las vigas de acero y hay menos ondas reflejadas, menos puntos nulos y menor distorsión multitrayectoria. Esta ubicación no es aún perfecta ya que el cable de Ethernet no debe ir enrollado tan cerca de la antena.

Figura 6.4.

Los ejemplos anteriores aplican incluso cuando se ubican los AP’s y antenas en o cerca del techo de una empresa con un entorno estándar. Cuando hay conductos de aire metálicos, espacios para ascensores u otras barreras físicas que causan reflexiones de la señal o distorsión multitrayectoria, se recomienda altamente mover las antenas de ese lugar donde existen las barreras. En el caso del elevador, mover la antena unos cuantos metros ayudara a eliminar lo antes mencionado. Lo mismo ocurre en el caso de los conductos de aire. Es muy importante que en el estudio del sitio no solo se realicen mediciones en los niveles de la señal sino que también se generen paquetes y se reporte los errores en los paquetes.

6.2.2. Instrumentación adecuada de AP y Antenas.

La figura 6.5 muestra un AP 1200 Cisco montado apropiadamente sobre una barra “T” en el techo. Con las antenas en una posición omnidireccional.


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Figura 6.5.

La figura 6.6 muestra una antena Cisco Aironet 5959 omnidireccional instalada perfectamente en el techo. En este caso, el AP 1200 Cisco será montado sobre el techo.

Figura 6.6.

Para áreas donde la demanda del servicio es alta (como oficinas, escuelas, tiendas departamentales y hospitales), se debe ubicar el AP fuera de vista y ubicar las antenas discretamente debajo del techo.


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6.3. Verificación de cobertura a los usuarios. El proceso de verificación de la WLAN deberá llevarse a cabo inmediatamente después de la instrumentación de la WLAN. Los resultados de la verificación se comparan con el plano de la red y las diferencias entre el plano y el rendimiento real se corrigen, utilizando una laptop con tarjeta de red se deben tomar notas de la lectura de la señal en diferentes puntos ,alrededor y en los limites de cobertura del AP,sin embargo dicha área de cobertura varia considerablemente según el entorno en que se encuentre ubicado dicho punto de acceso, por lo que no es posible extrapolar resultados obtenidos en un entorno abierto, hacia un entorno cerrado o semicerrado de oficinas. De este modo en un entorno de oficinas con paredes y muros de hormigón armado el área de cobertura se reduce considerablemente en comparación con un entorno de oficinas donde las separaciones entre despachos estén hechas a base de ladrillos, madera o vidrio. Sin embargo dicha desventaja puede convertirse en un aliado cuando se desea limitar el área de cobertura a un determinado recinto por ejemplo por motivos de seguridad o bien para preservar el ancho de banda disponible. Hay que tomar en cuenta que una mala calidad de la señal indica que la interferencia de RF está afectando a la LAN inalámbrica, la calidad de señal que tenemos en una zona de cobertura wireless viene determinada por la relación entre la potencia de la señal recibida y el nivel de ruido existente, incluyendo posibles señales interferentes. A dicha diferencia de potencias se le conoce como la relación señal-ruido, o SNR. Basándose en los resultados de las pruebas, la mejora del rendimiento puede incluir mover antenas, ajustar los niveles de potencia, añadir o mover puntos de acceso y rehacer las pruebas. El uso de antenas con mayor ganancia aumentará considerablemente la cobertura.

6.3.1. Itinerancia (Roaming). En una infraestructura WLAN existen usuarios móviles que necesitan ir de un lado a otro sin perder comunicación, a este proceso se le denomina itinerancia (Roaming en ingles), se logra configurando varios AP a la misma subred física, es necesario colocar los AP de tal manera que haya superposición en los radios de cobertura, los puntos de acceso incorporan un algoritmo de decisión que decide cuando una estación debe desconectarse de un Punto de Acceso y conectarse a otro. Los AP envían regularmente (10 veces por segundo) mensajes de guía (beacon), para anunciar su presencia a las estaciones que se encuentran en su zona. Cuando una estación se aleja demasiado de un AP, "pierde la señal", es decir que deja de percibir estos beacons que le indican la presencia del AP, si hay superposición, se comienzan a captar los beacons del otro AP, hacia el cual se está dirigiendo, a la vez que se van perdiendo gradualmente los del anterior, esto permite la itinerancia (roaming) sin que las conexiones se corten. El estándar 802.11 Wi-Fi, no contiene instrucciones detalladas sobre el tema del roaming, por lo tanto cada fabricante diseña el algoritmo de decisión según su criterio y con los parámetros que estima convenientes. Por esta razón pueden existir problemas, sobre todo en grandes ambientes, al mezclar Puntos de Acceso de diferentes fabricantes o Puntos de Acceso de un fabricante con dispositivos móviles de otras marcas. De acuerdo en el estándar que se este utilizando se deben de asignar los canales, de tal manera que no haya interferencia entre ellos. Los canales que generalmente se utilizan con el estándar 802.11g y con el estándar 802.11b son: "1", "6" y "11" y en Europa: "1", "4", "9" y "13". Ver figura 6.7.


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Figura 6.7.

En el estándar 802.11b/g para que sea posible el roaming, sin que los canales interfieran la superposición de la cobertura de los AP tendrá que ser parecida a la siguiente imagen. Ver figura 6.8.

Figura 6.8.

Asignación de canales sin interferencia en el estándar 802.11b/g.


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En el estándar 802.11a la disposición de los canales se diseña de la manera siguiente, ya que como se explico anteriormente éste estándar cuenta con más canales pero su cobertura es menor. Ver figuras 6.9 y 7.0.

Figura 6.9.

Figura 7.0.


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6.3.2. Capacidad contra cobertura. Al instrumentar una Red WLAN hay que tener muy claro el objetivo del proyecto, Hay que lograr una buena productividad de los usuarios y que la calidad de servicio no sea muy inferior a la de las redes cableadas, en las WLAN los usuarios de un AP , deben compartir el ancho de banda. Es decir que mientras más usuarios estén conectados a un punto de acceso inalámbrico, menos ancho de banda habrá disponible para cada uno, un error común en las WLAN es buscar solo cobertura y descuidar la capacidad. Cuanto más fuerte es la señal de RF de un AP, mayor será el área cubierta. Reduciendo la potencia de la señal se pueden conseguir "micro-celdas". Sumando micro-celdas se puede conseguir mayor capacidad de la red wi-fi, que con una celda muy grande pues, de esta manera, se evita tener usuarios que estén muy lejos de los AP y por lo tanto que se conecten a bajas velocidades (1 Mbps, 2Mbps), es preciso aclarar que cuanto más celdas tengamos, harán falta más AP y como en 802.11b y 802.11g sólo disponemos de 3 canales (4 en Europa), será necesario planificar muy cuidadosamente la distribución de los Puntos de Acceso para evitar interferencias, a medida que se conecten más usuarios irá repartiéndose el ancho de banda entre todos y si el ancho de banda disponible para cada uno disminuye demasiado, la conexión será de muy baja calidad. Para hacer una estimación es necesario conocer antes el perfil de los usuarios y qué tipo de aplicaciones utilizan pues el consumo de ancho de banda puede variar muchísimo entre los que cargan y descargan archivos de Autocad, o gráficos y los que sólo utilizan la red para consultas o archivos de texto.

CAPÍTULO 7 |

“ETAPAS FINALES DEL ESTUDIO”


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7. ETAPAS FINALES DEL ESTUDIO.

7.1. Optimización de la red y rediseño. Las redes WLAN, son novedosas y prácticas y, además, están siendo utilizadas con mucha fuerza en las empresas, sin embargo, la tecnología WI-FI, es decir el estándar 802.11, están aún demasiado inmaduros. Continuamente se aprueban nuevos estándares de la familia 802.11 /WI-FI, todo este movimiento y cambios permanentes hacen que los equipos wireless, queden anticuados y obsoletos muy rápidamente. En grandes proyectos, que llevan muchos meses de instalación, es importante prever los futuros estándares y ver la manera de integrarlos en el proyecto, son distintas las características y diseño de una red wireless que se quiera utilizar para transmitir sólo datos, que una que se desea utilizar para ambas cosas, es decir voz y datos. Muchas redes inalámbricas WLAN existentes han sido diseñadas pensando sólo en transmitir datos y luego, se decidió utilizarla para utilidades como voz IP, esta adaptación es muchas veces imposible por falta de posibilidades tecnológicas. Es necesario pensar a futuro, en caso que la empresa crezca o se requieran hacer modificaciones para la escalabilidad de la red o se realicen cambios en la infraestructura del edificio, al contar con WLAN tanto en interiores como en exteriores, es necesario realizar optimización para que las prestaciones finales de la red no se vean seriamente afectadas con reducciones muy severas de la capacidad ofrecida, además es necesario tener en cuenta que las estructuras de una red WLAN pueden variar con el tiempo, debido a la introducción de celdas adicionales, o a la aparición de redes adyacentes. Esto último puede requerir una optimización dinámica de la red, que mantenga la capacidad ofrecida al máximo durante todo el tiempo.

7.2. Documentación de la instalación de equipos, contactos y cableado. La cobertura y el rendimiento de la red, como se observa en el estudio de verificación, deben documentarse, es muy importante, ya que en el futuro si se requiere hacer alguna modificación se tendrá la ubicación de AP y esto representa un ahorro de tiempo, es recomendable crear dos informes, uno para el usuario final y otro para el diseñador de la red. La documentación deberá contener los siguientes elementos:

Mapas de áreas de cobertura.

Número de puntos de acceso y su ubicación.

Estimación de la velocidad de datos, preferiblemente en un mapa.

Relación señal-ruido por ubicación.

Interferencias causadas por otros puntos de acceso de la red y puntos de acceso la red propia.

Notas de instalación, cableado, contactos, niveles de potencia de transmisión, puntos de acceso e información de montaje de la antena, tecnologías utilizadas, direcciones MAC de los puntos de acceso, números de canales y nombres de las redes.

Información sobre medidas de seguridad de la red.

CAPÍTULO 8 |

“CONVIVENCIA ENTRE REDES LAN Y WLAN”


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8. CONVIVENCIA ENTRE REDES LAN Y WLAN. Una Red de Área Local (LAN) es un medio de comunicación entre PC’s que comparte sus recursos tales como: impresoras, servidores, puertos de comunicación, entre otros dispositivos de la misma comunidad. Las redes Ethernet usualmente operan de 10 a 100 Mbps, y ahora las redes gigabyte Ethernet están entrando en operación. La figura 8.1 muestra una red cableada.

Figura 8.1.

Una red inalámbrica (WLAN), es una arquitectura que ha sido desarrollada por una red equivalente basada sobre conectividad inalámbrica. Ha sido formalizado en una serie de estándares por la IEEE 802.11, una WLAN sigue estos estándares usando CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), que es un protocolo de acceso mas sofisticado que CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision

Detection).


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Cada uno de los dispositivos en la red estima cuando es probable que ocurra una colisión y evita la transmisión durante ese tiempo. CSMA/CA elimina la necesidad de hardware para detección de colisión y así reducir

costos. La figura 8.2 muestra una red WLAN en convivencia con una red LAN.

Figura 8.2.

Conceptualmente, no existe ninguna diferencia entre una red con cables (cable coaxial, fibra óptica, etc.) y una inalámbrica. La diferencia está en que las redes inalámbricas transmiten y reciben datos a través de ondas electromagnéticas, lo que supone la eliminación del uso de cables y, por tanto, una total flexibilidad en las comunicaciones.


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8.1. Breve Descripción de la Gama IEEE 802.11. Un número de variantes en el estándar 802.11 están en operación, bajo desarrollo o discusión: 802.11a: Estándar de comunicación en la banda de los 5Ghz. 802.11b: Estándar de comunicación en la banda de los 2.4Ghz. 802.11c: Estándar que define las características que necesitan los APs (Access Points, puntos de acceso) para actuar como puentes (Bridges). 802.11d: Estándar que permite el uso de la comunicación mediante el protocolo 802.11 en países que tienen restricciones sobre el uso de frecuencias que éste es capaz de utilizar. De esta forma se puede usar en cualquier parte del mundo. 802.11e: Estándar sobre la introducción del QoS en la comunicación entre APs y tarjetas de red. Actúa como arbitro de la comunicación. Esto permitirá el envió de video y de voz sobre IP. 802.11f: Estándar que define una práctica recomendada de uso sobre el intercambio de información entre el APs y el TR en el momento del registro a la red y la información que intercambian los APs para permitir la ínter portabilidad. LA adopción de esta practica permitirá el roaming entre diferentes redes. 802.11g: Estándar de comunicación en la banda de los 2.4Ghz. (54 Mhz) 802.11h: Estándar que sobrepasa al 802.11a al permitir la asignación dinámica de canales para permitir la coexistencia de éste con el Hyper LAN. Además define el TPC (Control de Potencia de Transmisión) según el cual la potencia de transmisión se adecua a la distancia a la que se encuentra el destinatario de la comunicación. 802.11i: Estándar que define la encriptación y la autentificación para complementar, completar y mejorar el WEP. Es un estándar que mejorará la seguridad de las comunicaciones mediante el uso del TKIP (Temporal Key Integrity Protocol). 802.11j: Estándar que permitirá la armonización entre IEEE, el ETSI Hyper LAN2, ARIB e HISWANa. 802.11m: Estándar propuesto para el mantenimiento de las redes inalámbricas.

8.2. Ventajas de una WLAN sobre una Red Fija. Movilidad: las redes inalámbricas proporcionan acceso a la información en tiempo real en cualquier lugar dentro de la organización o el entorno público (zona limitada) en el que están desplegadas. Simplicidad y rapidez en la instalación: la instalación de una WLAN es rápida y fácil y elimina la necesidad de tirar cables a través de paredes y techos. Flexibilidad en la instalación: La tecnología inalámbrica permite a la red llegar a puntos de difícil acceso para una LAN cableada. Costo de propiedad reducido: mientras que la inversión inicial requerida para una red inalámbrica puede ser más alta que el costo en hardware de una LAN, la inversión de toda la instalación y el costo durante el ciclo de vida puede ser significativamente inferior. Los beneficios a largo plazo son superiores en ambientes dinámicos que requieren acciones y movimientos frecuentes.


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Escalabilidad: los sistemas de WLAN pueden ser configurados en una variedad de topologías para satisfacer las necesidades de las instalaciones y aplicaciones específicas. Las configuraciones son muy fáciles de cambiar y además resulta muy fácil la incorporación de nuevos usuarios a la red.

8.3. Diferencias entre las LAN y WLAN. Resulta realmente tentador considerar una WLAN como una LAN sin los cables, pero esto no es del todo real. Es cierto, se puede ejecutar TCP/IP en ellas sin preocuparse por el medio físico de transporte. No obstante, hay algunas diferencias fundamentales entre las WLAN y las LAN que se debe tener en cuenta: Las WLAN son más lentas, en general, que las LAN. El estándar 802.11b permite una conectividad de hasta 11 Mb/s, mientras que 802.11a y 802.11g alcanzan los 54 Mb/s. Si se compara esta velocidad con los 100 Mb/s del hardware común de LAN o con los 1000 Mb/s que disfruta Gigabit Ethernet, especialmente si se toma en cuenta que la velocidad de la conexión de una WLAN puede reducirse (hasta los 2 Mb/s) como resultado de las interferencias en las señales. Las WLAN tienen un área de cobertura. Las LAN con cables se basan en la conocida topología en estrella: cada puerto se conecta a un concentrador o un conmutador, que a su vez, se puede conectar a otros dispositivos similares. Las WLAN extienden dicha topología pero, debido a las limitaciones del alcance y la intensidad de la señal, ofrecer una cobertura completa en un edificio, o en muchos, puede requerir muchos puntos de acceso y, posiblemente, antenas adicionales. Las WLAN requieren configuración. Con las LAN basta con conectar los conmutadores y los concentradores para empezar a trabajar. Por el contrario, los puntos de acceso de las WLAN deben configurarse. Aunque la configuración de un punto de acceso no es difícil, implica que debe ocuparse de ello, de asignar una contraseña y de realizar los cambios que la red pueda precisar y que pueden hacer necesario volver a modificar la configuración en algún momento posterior.

8.4. Modo de Infraestructura y Modo Ad-Hoc. Los estándares IEEE 802.11 especifican dos modos de funcionamiento: infraestructura y ad-hoc. Modo de infraestructura. El modo de infraestructura se utiliza para conectar equipos con adaptadores de red inalámbricos, también denominados clientes inalámbricos, a una red con cables existente. Por ejemplo, una oficina doméstica o de pequeña empresa puede tener una red Ethernet existente. Con el modo de infraestructura, los equipos portátiles u otros equipos de escritorio que no dispongan de una conexión con cables Ethernet pueden conectarse de forma eficaz a la red existente. Se utiliza un nodo de red, denominado punto de acceso inalámbrico (PA), como puente entre las redes con cables e inalámbricas. En la figura 8.3 se muestra una red inalámbrica en modo de infraestructura.


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Figura 8.3.

En el modo de infraestructura, los datos enviados entre un cliente inalámbrico y otros clientes inalámbricos y los nodos del segmento de la red con cables se envían primero al punto de acceso inalámbrico, que reenvía los datos al destino adecuado.


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Modo Ad-Hoc. El modo ad-hoc se utiliza para conectar clientes inalámbricos directamente entre sí, sin necesidad de un punto de acceso inalámbrico o una conexión a una red con cables existente. Una red ad-hoc consta de un máximo de 9 clientes inalámbricos, que se envían los datos directamente entre sí. En la figura 8.4 se muestra una red inalámbrica en modo ad-hoc.

Figura 8.4.

CONCLUSIONES


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Conclusiones

Es posible obtener todos los elementos necesarios para determinar la correcta instalación de los dispositivos en la instrumentación de una red WLAN, siempre y cuando se realice un estudio del sitio adecuado, ya que es importante determinar la ubicación correcta de los dispositivos para lograr una red óptima, de no ser así podríamos tener problemas futuros en el rendimiento de la red WLAN. En primer lugar se debe conseguir información del sitio como: planos arquitectónicos, planos eléctricos y diagramas de red, si es una red existente, para determinar la ubicación tentativa de los AP’s y el camino que seguirá el cableado para su conexión con la red local de acuerdo a las dimensiones del lugar, lo que facilita la elección del tipo de estudio a ser aplicado en base a las características del sitio, la inspección visual es importante ya que en conjunto con la información recolectada es posible saber por donde comenzar el estudio y poder identificar los obstáculos físicos e interferencias que pudieran afectar el rendimiento y la calidad de la WLAN, además, se pueden identificar zonas problemáticas en las que debido al tipo de construcción y su infraestructura intervienen diversos factores como son: el tipo de materiales involucrados en la construcción, interferencia entre otros dispositivos de la red que comparten la misma frecuencia, trafico de gente, entre otros factores que se deberán tomar en cuenta para poder ubicar los dispositivos inalámbricos de manera que se pueda aprovechar al máximo su rendimiento y poder lograr una cobertura completa en toda el área en la que se requiriera acceso a la red. En la actualidad es de gran ayuda aprovechar el avance de la tecnología que nos brinda algunos simuladores dedicados al estudio del sitio, que son de gran ayuda para obtener todos los parámetros necesarios previos a la instalación y para evaluar su rendimiento, lo cual se ve reflejado en ahorro de tiempo y financiero. Antes de la instrumentación es importante determinar la ubicación preliminar, para realizar pruebas posteriores a la ubicación final, tomando en cuenta la interferencia, además de que en la banda de frecuencia en la opera la WLAN es compartida por otros dispositivos inalámbricos que pueden interferir en su desempeño, por esta razón, el estudio del sitio resulta ser una herramienta de gran ayuda antes de realizar la instrumentación de la misma. Es importante considerar los estándares 802.11 existentes (a, b y g) dependiendo de las necesidades requeridas, ya que cada uno tiene sus ventajas y desventajas dependiendo de las aplicaciones que se requieran y de los recursos con los que se cuenten. Contando con los elementos necesarios se tendrá la seguridad de que la red WLAN cumplirá con las exigencias deseadas, verificando que el servicio funcione y tenga un buen rendimiento y una buena cobertura. Es necesario pensar a futuro en caso de que la empresa crezca o se requiera hacer modificaciones para la escalabilidad de la red o se realicen cambios en la infraestructura del edificio, teniendo un plan de rediseño que permita la modificación de la WLAN considerando añadir o mover AP`s y antenas. Es de suma importancia documentar todas las mediciones recolectadas a través del estudio del sitio, así como la ubicación de AP`s, antenas, contactos, fuentes de interferencia en el lugar, obstáculos y cableado, con el fin de que sea más fácil llevar acabo una buena administración de la red. Es por eso que un estudio del sitio se considera de gran valor para determinar la correcta instalación de los dispositivos, con la finalidad de lograr tener una WLAN óptima.

GLOSARIO


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GLOSARIO 802.11: Estándar original para conectividad inalámbrica, permite velocidades de hasta 2Mbps y transmisión de ondas en modos DSSS y/o FHSS, así como las conexiones por infrarrojos. 802.11a: Revisión del estándar 802.11 que trabaja sobre bandas de 5GHz alcanzando velocidades de hasta 54Mbps y usando OFDM 802.11b: Revisión del estándar 802.11 que trabaja sobre bandas 2.4GHz alcanzando velocidades de hasta 11Mbps y usando DSSS 802.11g: Revisión del estándar 802.11 que trabaja sobre bandas 2.4GHz alcanzando velocidades de hasta 54 Mbps, usando OFDM y compatible con dispositivos 802.11b y 802.11g Ad Hoc: Una WLAN bajo topología "Ad Hoc" consiste en un grupo de equipos que se comunican cada uno directamente con los otros a través de las señales de radio sin usar un punto de acceso. Las configuraciones "Ad Hoc" son comunicaciones de tipo punto-a-punto. Los equipos inalámbricos necesitan configurar el mismo canal y SSID en modo "Ad Hoc". Ancho de Banda: Este término define la cantidad de datos que puede ser enviada en un periodo de tiempo determinado a través de un circuito de comunicación dado. Antena: Dispositivo generalmente metálico capaz de radiar y recibir ondas de radio que adapta la entrada/salida del receptor/transmisor del medio. Dependiendo de hacia que punto emitan la señal podemos encontrarlas direccionales u omnidireccionales. AP: Access Point, punto de acceso inalámbrico Backbone: La parte de la red que transporta el tráfico más denso, conecta LANs, ya sea dentro de un edificio o a través de una ciudad o región Beacons: Tramas de administración o sondas que emiten los puntos de acceso para informar a sus clientes o a otros puntos de acceso de su presencia y de otros datos significativos para poder asociarse a la red. Bluetooth: Parte del protocolo 802.15 para redes WPAN, operan en modo FHSS con poca potencia y funcionan en la banda de los 2,4GHz BSS: Dispositivo 802.11 que consiste en un único punto de acceso y clientes asociados. CCK: Complementary Code Keying CRC: cyclic redundancy check CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance. Protocolo de contención de colisiones utilizado por las WLAN CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection


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CTS: Trama de control para la detección de portadora que se envía como respuesta a RTS y permite a la máquina que lo solicita transmitir durante un tiempo que se indica en un campo especial llamado Vector de reserva de la red. Data rate: tasa de transferencia de datos Decibel: Unidad de medida de potencia en términos de ganancia o pérdida de señal. dBi: Decibeles con respecto a antenas isotrópicas dBm: Decibeles medidos en miliwats. DHCP: Dinamic Host Control Protocol, protocolo de asignación dinámica de direcciones IP DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum, espectro disperso de secuencia directa Ethernet: Protocolo LAN ampliamente utilizado, inventado por Xerox Corporation y desarrollado por Xerox, Intel y Digital Equipment Corporation. Las redes Ethernet utilizan CSMA/CD y se ejecutan a través de una variedad de tipos de cables a 10 Mbps o 100 Mbps. Ethernet es similar a la serie de estándares IEEE 802.3. ETSI: European Telecommunications Standards Institute FCC: Federal Communications Commission (USA) FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum, Espectro disperso con salto en frecuencia FIREWALL: Un router o servidor de acceso, o varios de ellos, designados como búfer entre cualquier red pública conectada y una red privada. Un router que actúe como firewall utilizará listas de acceso así como otros métodos para asegurarse de la seguridad de la red privada. Hidden nodes: nodos ocultos, cliente inalámbrico capaz de comunicarse con el punto de accesos pero no con otros clientes de esa misma red, provocan un número muy grande de colisiones y retarda la comunicación. Host: Equipo, como un PC u otro dispositivo informático como un servidor, asociado a una dirección IP individual y, opcionalmente, a un nombre. Nombre de cualquier dispositivo en una red TCP/IP que tenga una dirección IP. Asimismo, cualquier dispositivo de una red al que se pueda asignar una dirección. IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers IP: Internet Protocol, los protocolos de Internet son la familia de protocolos de sistema abierto (no de propiedad) más conocida del mundo ya que pueden utilizarse para establecer una comunicación entre cualquier conjunto de redes interconectadas y sirven tanto para comunicaciones WAN como LAN. LAN: Local Area Network (Red de área local). Red que reside en una ubicación o pertenece a una organización y que normalmente, aunque no siempre, utiliza protocolos IP u otros protocolos de Internet. MAC: Media Access Control, control de acceso al medio Mbps: Abreviación de Megabits por segundo. Mbps es una medida utilizada para la transferencia de datos.


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Multipath: distorsión multitrayectoria, las ondas electromagnéticas pueden alcanzar un destino por diversos caminos, generalmente cada camino presenta características muy diferentes del resto haciendo que al receptor lleguen copias de la señal con distintas amplitudes, fases y retardos. NL: noise level, nivel de ruido. OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing,técnica de modulación FDM (empleada por el 802.11a /g) para transmitir grandes cantidades de datos digitales a través de ondas de radio. OFDM divide la señal de radio en múltiples subseñales más pequeñas que luego serán transmitidas de manera simultánea en diferentes frecuencias al receptor PCI: Peripheral Component Interconnect PDA: Personal Digital Assistant (Asistente Digital Personal), es un computador de mano originalmente diseñado como agenda electrónica (calendario, lista de contactos, bloc de notas y recordatorios) con un sistema de reconocimiento de escritura. PoE: Power over Ethernet, es una tecnología que permite la alimentación eléctrica de dispositivos de red a través de un cable UTP / STP en una red Ethernet. Power users: usuarios potenciales QoS: Quality of Service (Calidad de servicio). Método que permite garantizar el ancho de banda para tipos de tráfico especificados RF: Radio Frecuencia RTS: Trama de control que envía un nodo inalámbrico para que se le permita enviar datos. Roaming (itinerancia): En redes inalámbricas se refiere a la capacidad de moverse desde un área cubierta por un Punto de Acceso a otra sin interrumpir el servicio o pérdida de conectividad Router (Ruteador): Sistema constituido por hardware y software para la transmisión de datos en Internet. RSSI: Received Signal Strength Indication (indicación de intensidad de señal recibida) SNR: Signal-to-Noise Ratio (relación señal ruido). SNR = RSSI – NL Solapamiento: Intersección de celdas entre dos o más puntos de acceso, es un área común iluminada por varios de estos dispositivos para permitir el tránsito de información entre ellos. SSID: Service Set Identifier (identificador de conjunto de servicio), un identificador único de 32 caracteres que se adjunta al encabezado de los paquetes enviados a través de una red local inalámbrica y que actúa como una contraseña cuando el dispositivo intenta conectarse al punto de acceso. Debido a que es posible detectar el SSID en forma de texto sin formato de un paquete, este identificador no aporta ninguna seguridad a la red (ni siquiera a las redes ocultas). El SSID también se conoce como nombre de red, porque identifica a una red inalámbrica. Throughput: velocidad de transmisión


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WECA: Wireless Ethernet Compatibility Alliance Wi-Fi: Wireless Fidelity, nombre con el que se le conoce al estándar 802.11b. Wifi Alliance: Alianza sin ánimo de lucro formada por diversos fabricantes de redes inalámbricas en agosto de 1999 para certificar la interoperabilidad de productos WLAN basados en la especificación 802.11 así como la promoción del estándar WLAN en todos los segmentos del mercado. WLAN: Wireless Local área Network (red de área local inalámbrica), también conocida como red wireless. Permite a los usuarios comunicarse con una red local o a Internet sin estar físicamente conectado.

BIBLIOGRAFÍA


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