Enlace WIFI de largo alcance para transmitir - Inicio

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS
ENLACE WI-FI DE LARGO ALCANCE PARA TRANSMITIR INTERNET Y
TELEFONÍA VOIP
Edgar Jesús Sánchez Náñez
Tesis de Licenciatura
presentada a la Unidad Académica de Ingenierı́a Eléctrica
de acuerdo a los requerimientos de la Universidad para obtener el tı́tulo de
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Directores de tesis: M. en C. Victor Martı́n Hernández Dávila y Ing. Alejandro Chacon Ruiz
UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
3 de Octubre de 2008
APROBACIÓN DE TEMA DE TESIS DE LICENCIATURA
Edgar Jesús Sánchez Náñez
PRESENTES
De acuerdo a sus solicitudes de tema de Tesis de Licenciatura del Programa de Ingenierı́a
en Comunicaciones y Electrónica, con fecha 13 de Marzo de 2008, se acuerda asignarles el
tema titulado:
ENLACE WI-FI DE LARGO ALCANCE PARA TRANSMITIR INTERNET Y
TELEFONÍA VOIP
Se nombran revisores de Tesis a los profesores M. en C. Victor Martı́n Hernández Dávila
y Ing. Alejandro Chacon Ruiz, notificándoles a ustedes que disponen de un plazo máximo de
seis meses, a partir de la presente fecha, para la conclusión del documento final debidamente
revisado.
Atentamente
Zacatecas, Zac., 18 de Septiembre de 2008
M. en C. José Manuel Cervantes Viramontes
Director de la Unidad Académica de Ingenierı́a Eléctrica
AUTORIZACIÓN DE IMPRESIÓN DE TESIS DE LICENCIATURA
Edgar Jesús Sánchez Náñez
PRESENTES
La Dirección de la Unidad Académica de Ingenierı́a Eléctrica les notifica a ustedes que la
Comisión Revisora de su documento de Tesis de Licenciatura, integrada por los profesores M.
en C. Victor Martı́n Hernández Dávila y Ing. Alejandro Chacon Ruiz, ha concluido la revisión
del mismo y ha dado la aprobación para su respectiva presentación.
Por lo anterior, se les autoriza a ustedes la impresión definitiva de su documento de Tesis
para la respectiva defensa en el Examen Profesional, a presentarse el 3 de Octubre de 2008
Atentamente
Zacatecas, Zac., 18 de Septiembre de 2008
M. en C. José Manuel Cervantes Viramontes
Director de la Unidad Académica de Ingenierı́a Eléctrica
APROBACIÓN DE EXAMEN PROFESIONAL
Se aprueba por unamimidad el Examen Profesional de Edgar Jesús Sánchez Náñez presentado el 3 de Octubre de 2008 para obtener el tı́tulo de:
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Jurado:
Presidente: M. en C. Victor Martı́n Hernández Dávila
Primer vocal:
Ing. Alejandro Chacon Ruiz
Segundo vocal: Dr. José Guadalupe Arceo Olague
Tercer vocal: M. en C. Ernesto Garcı́a Domı́nguez
Cuarto vocal: M. en C. Ivan Ernesto Sandoval Garcı́a
RESUMEN
Este trabajo se estructura en una serie de cuatro capı́tulos, los cuales van describiendo,
tanto la tecnologı́a como la técnica práctica involucrada en la implementación de un enlace
WiFi punto a punto basado en la norma IEEE 802.11.
Se pretende proporcionar un desarrollo sustancial, que permita comprender básicamente la
implementación de enlaces WiFi de largo alcance.
Se toman en cuenta los aspectos mas importantes que consideramos necesarios para poder
establecer un enlace punto a punto inalámbrico :
• Equipamiento para establecer un enlace WiFi.
• Viabilidad de un enlace WiFi de largo alcance.
v
Quiero dedicar este espacio, para agradecer a todos las personas que me apoyaron a lo largo
de mi formación personal, comenzando desde el nivel escolar hasta el profesional. El apoyo
incondicional de mis padres fue algo esencial que nos motivo para conseguir uno de los
premios mas representativo, el cual fue obtener el titulo como Ingeniero en Comunicaciones y
Electrónica.
vi
Agradecimientos
Agradezco la valiosa colaboración a mis asesores de tesis; Ing. Alejandro Chacon , y al
M.C Victor Martin Hernández Dávila por sus amables recomendaciones en el desarrollo del
presente trabajo. Los datos proporcionados fueron clave para las conclusiones logradas.
Mi infinito agradecimiento a la directiva del Laboratorio de Comunicaciones por permitirnos el uso de su equipo especializado para la verificación de pruebas experimentales, también
la amable disponibilidad de los señores Francisco Mendoza Garcini e Hijo por permitirnos instalar y experimentar en sus instalaciones y destacar la valiosa colaboración y ayuda del Ing.
Luis Vanegas.
vii
Contenido General
Pag.
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iv
Lista de figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
x
Lista de tablas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Nomenclatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv
1
Marco Teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.1
1.2
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1
1
1
2
3
4
5
5
Estudio de las Tecnologı́as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
2
2.1
2.2
2.3
2.4
Antecedentes . . . . . . . . . . . . . .
Estado del arte del teléfono . . . . . . .
1.2.1 Evolución en aparato telefónico
Nociones Básicas de Internet . . . . . .
Descripción de WI-FI . . . . . . . . . .
Planteamiento del problema . . . . . .
Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . .
Hipótesis . . . . . . . . . . . . . . . .
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Como funciona internet . . . . . . . . . .
2.1.1 El protocolo TCP/IP . . . . . . .
2.1.2 El nivel TCP . . . . . . . . . . .
Caracterı́sticas de los servicios de internet
2.2.1 Modem/Conexion telefónica . . .
2.2.2 Cable de banda ancha . . . . . . .
2.2.3 xDSL: Digital Suscriber Line . .
Telefonı́a IP . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1 Evolución IP . . . . . . . . . . .
2.3.2 Componentes VoIP . . . . . . . .
2.3.3 Escenarios de Aplicación . . . . .
2.3.4 Definiciones . . . . . . . . . . .
2.3.5 Protocolos VOIP . . . . . . . . .
Redes inalámbricas . . . . . . . . . . . .
2.4.1 Introducción al Wi-Fi . . . . . . .
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13
15
16
viii
Pag.
2.4.2
3
Infraestructura y Equipamiento instalado en la Estación Remota . . . . . . . . 18
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4
Caracterı́sticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Equipos de la Estación de Trabajo . . . . . . . . . . . . .
Antena Direccional de Rejilla . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Desempeño Superior . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.3 Fuerte y Resistente . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.4 Ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.5 Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Amplificador de Señal . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2 Caracterı́sticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.3 Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Punto de Acceso Inalámbrico . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.2 Caracterı́sticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.3 Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Protector contra rayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.1 Caracterı́sticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.2 Especificaciones Eléctricas . . . . . . . . . . . . .
3.5.3 Especificaciones Mecánicas . . . . . . . . . . . .
Gabinete Himel para Exterior de Construcción Monoblock
3.6.1 Especificaciones generales . . . . . . . . . . . . .
3.6.2 Observaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cable LMR400 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cable Pigtail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8.1 Especificaciones Eléctricas . . . . . . . . . . . . .
3.8.2 Especificaciones mecánicas . . . . . . . . . . . .
Conector N macho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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32
Viabilidad y Montaje de un enlace wifi de largo alcance . . . . . . . . . . . . . . 33
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Lı́nea de vista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nivel de recepción de la señal . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 Cálculo del nivel de recepción del enlace wi-fi
Material Necesario . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Factores Condicionantes . . . . . . . . . . . . . . . .
Potencia de transmisión del punto de acceso . . . . . .
Calidad de los conectores . . . . . . . . . . . . . . . .
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ix
Pag.
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
Longitud y calidad del pigtail . . . . . . . . . . . . . . . .
Longitud y calidad del cable coaxial . . . . . . . . . . . .
Ganancias y tipos de antena . . . . . . . . . . . . . . . . .
Distancia entre antenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zona de Fresnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Condiciones del terreno y meteorológicas . . . . . . . . .
Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.13.1 Elegir entre tarjeta o AP . . . . . . . . . . . . . .
Antenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.14.1 Tipo necesario . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.14.2 Ganancias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.14.3 Montaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conexiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.15.1 Cableado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.15.2 Conectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Detalles de la conexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Orientación de antena utilizando el Netstumbler . . . . . .
4.17.1 Requisitos mı́nimos . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.17.2 Pantalla principal . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.17.3 Gráfica de señal/ruido (SNR) . . . . . . . . . . . .
Presupuesto de material para la instalación del enlace wi-fi
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52
Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Apéndice
Construcción Antena Guı́a de Ondas . . . . . . . . . . . . . . . . 56
A.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
A.2 Teorı́a de la Antena ”Guı́a de Ondas” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
A.3 Construccio de la Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
x
Lista de figuras
Figura
Pag.
1.1
Caı́da del sistema tradicional en manos de la telefonı́a VOIP . . . . . . . . . . . .
2
2.1
Visión de las tecnologı́as xDSL en función del rango y velocidad . . . . . . . . . . 11
2.2
Telefonı́a VOIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3
Plataforma de protocolos de plano de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4
Plataforma de protocolos de plano de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.5
Funcionamiento del sistema VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1
Equipos que se pueden conectar a la red de internet . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2
Antena de 24 dB 2.4 GHz de Alta Performance Wireless LAN HG2424G . . . . . 19
3.3
Tabla de valores de la Antena Direccional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4
Esta imagen muestra la ganancia o directividad de la antena . . . . . . . . . . . . 22
3.5
Esta imagen muestra la ganancia o directividad de la antena . . . . . . . . . . . . 22
3.6
Amplificador de Señal sp923 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.7
Tabla de Especificaciones del Amplificador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.8
Punto de acceso inalámbrico SP918GX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.9
Tabla de Especificaciones de Punto de Acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
R HGLN-03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.10 Protector contra rayos HyperGain
3.11 Gabinete Himel para Exterior de Construcción Monoblock . . . . . . . . . . . . . 28
3.12 Cable Times Mirowave Systems LMR400
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
xi
Figura
Pag.
3.13 tabla que muestra la relación entre modelos de cable LMR y pérdida de señal /
metro longitudinal a una frecuencia de 2.4GHz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.14 Cable Pigtail CA-AMNMCN19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.15 Conector N ”hembra” para cable LMR400 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.1
Linea de vista y zona de Fresnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.2
Ubicación de antena A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.3
Ubicación de antena B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.4
Vision del enlace Wi-Fi
4.5
Relación entre modelos de cable LMR y pérdida de señal . . . . . . . . . . . . . . 41
4.6
Zona de Fresnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.7
Tabla para calcular la distancia de Fresnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.8
Ventana principal del Netstumbler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.9
Gráfica de relación señal/ruido del enlace WiFi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
A.1
Antena Guia de Ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
A.2
Dimensiones de Antena Guı́a de Ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
A.3
Señal que se amplifica y debilita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
A.4
Lista de Articulos
A.5
Ubicacion del Conector N hembra Panel
A.6
Conector N hembra panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
A.7
Medicion de Corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
A.8
Corte de Tapa
A.9
Pegar Tapa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
A.10 Perforación Envase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
xii
Figura
A.11 Instalación de Conector
Pag.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
A.12 Aplicacion de Cianocrilato
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
A.13 Aplicaion de Pegamento Epoxico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
A.14 Ubicacion de Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
A.15 Conexion de Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
xiii
Lista de tablas
Tabla
4.1
Pag.
Tabla de costos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
xiv
Nomenclatura
AT A
Adaptador Telefónico Análogo.
AP s
Puntos de Acceso.
W IF I
Fidelidad Inalámbrica.
W LAN
Red de Area Local Inalámbrica.
V oIP
Voz sobre protocolo de internet.
LOS
Linea de vista.
SN R
Relación señal/ruido.
P DA
Dispositivo de Acceso Portátil.
N rs
Nivel de recepción de la señal.
P ta
Potencia de transmisión de la antena A.
P coa
Perdida de conectores en la antena A.
P caa
Perdida en cable coaxial de la antena A.
Gaa
Ganancia de la antena A.
Pp
Perdida de propagación.
Gab
Ganancia de la antena B.
xv
P cab
Perdida en cable coaxial de la antena B.
P cob
Perdida de conectores en la antena B.
Capı́tulo 1
Marco Teórico
1.1
Antecedentes
El tema a tratar en esta tesis es el siguiente; ”Enlace Wi-Fi de largo alcance para trasmitir
internet y telefonı́a VOIP ”. En las siguientes secciones hablaremos de la telefonı́a, el protocolo
WI-FI 802.11 como marco teórico para entrar en contexto de por que se pretenden utilizar estas
tecnologı́as para el desarrollo de esta tesis y ası́ solucionar el problema planteado. Mediante
el estudio y conocimiento de las tecnologı́as anteriormente mencionadas podremos tomar decisiones para problemas futuros.
1.2
Estado del arte del teléfono
Desde su concepción original, se han ido introduciendo mejoras sucesivas tanto en el propio
aparato telefónico, como en los métodos y sistemas de explotación de la red.
1.2.1
Evolución en aparato telefónico
En lo que se refiere al propio aparato telefónico, se pueden señalar varias cosas(en orden
de aparición):
• La introducción del micrófono de carbón, que aumentaba de forma considerable la potencia emitida y por tanto el alcance máximo de la comunicación.
2
• El dispositivo ”antilocal” para evitar la perturbación en la audición causada por el ruido
ambiente del local donde está instalado el teléfono.
• La marcación por pulsos mediante el denominado disco de marcar.
• La marcación por tonos (multifrecuencia).
• La introducción del micrófono de electret o electret, prácticamente usado en todos los
aparatos modernos, que mejora de forma considerable la calidad del sonido.
• Teléfonos Digitales.
• Teléfonos IP.
Figura 1.1 Caı́da del sistema tradicional en manos de la telefonı́a VOIP
Según Michael Powell el cambio que estamos experimentando es mas fuerte que el que
hubo del telégrafo al teléfono.
1.3
Nociones Básicas de Internet
Internet es una red de computadoras de diferente tipo, marca y sistema operativo, distribuidos por todo el mundo y unidos a través de enlaces de comunicaciones muy diversos.
3
La gran variedad de computadoras y sistemas de comunicaciones plantea numerosos problemas de entendimiento, que se resuelven con el empleo de sofisticados protocolos de comunicaciones.
Sin embargo, para que su comunicación sea efectiva, todos las computadoras deben tener
reglas claras sobre como van a interactuar.
El primer paso es lograr la interconexión fı́sica, para lo que se emplean sistemas muy
diversos:
• Redes de area local (LAN), por lo general basadas en estándar Ethernet. Son las mas
utilizadas en redes corporativas de empresas u organizaciones, con extensiones menores
de 2Km.
• Enlaces nacionales (red WAN), con lı́neas de uso exclusivo o compartido de una compañı́a
telefónica.
• Enlaces internacionales (red WAN), proporcionados por compañı́a de comunicaciones
con implantación internacional. Pueden utilizar cableado convencional, fibra óptica,
satélites o enlaces por microondas.
Todos los sistemas convencionales producen interconexiones complejas de cables, que permite que las comunicaciones telefónicas, dispongan de un canal virtual de comunicación entre
dos computadoras situados en diferentes lugares de la red.
La topologı́a real de la red en un determinado momento es difı́cil de conocer, por su complejidad y por no estar bajo el control de un solo organismo. Cada empresa u organización
es responsable de su propia red de comunicaciones y de los enlaces que la unen a las redes
vecinas.
1.4
Descripción de WI-FI
Wi-Fi (o Wi-fi, WiFi, Wifi, wifi) es un conjunto de estándares para redes inalámbricas
basado en las especificaciones IEEE 802.11. Wi-Fi se creó para ser utilizada en redes locales inalámbricas, pero es frecuente que en la actualidad también se utilice para acceder a
4
Internet. Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que prueba y certifica que los equipos cumplen
los estándares IEEE 802.11x. El protocolo IEEE 802.11 o WI-FI es un estándar de protocolo
de comunicaciones de la IEEE que define el uso de los dos niveles más bajos de la arquitectura
OSI (capas fı́sica y de 6 enlace de datos), especificando sus normas de funcionamiento en una
WLAN. En general, los protocolos de la rama 802.x definen la tecnologı́a de redes de área
local.
• Las tecnologı́as inalámbricas son las más económicas para dar servicio en lugares remotos.
• Satélite es todavı́a caro para servicio bidireccional, y depende de grandes empresas.
• Datos sobre tecnologı́a celular: muy costoso para anchos de banda requeridos.
• Las redes basadas en espectro esparcido desde su utilización comercial hace 15 años
se han constituido en la tecnologı́a más económica para transmisión de datos de banda
ancha.
• Esta tendencia se exacerbó con el establecimiento del estándar IEEE 802.11 en 1999 que
permitió la competencia entre muchos fabricantes una significativa reduccion en costo
de la tecnologı́a.
• La distancia es un factor importante para dar servicio en zonas rurales, pues cada vez que
se utiliza un punto de repetición se incrementan notablemente los costos, se complica la
logı́stica y, en ciertas soluciones, disminuye la velocidad neta de transmisión.
1.5
Planteamiento del problema
El creciente auge de internet hace que la sociedad actual se torne cada vez más en la
sociedad de la información, nuestros paı́ses se hallan mas en la coyuntura de la ampliación
dramática, y cada vez más acelerada, de la ”brecha digital”.
5
Es motivo del presente trabajo satisfacer una necesidad básica del siglo XXI como es el
acceso global al medio digital.
Entendemos como medio digital, el acceso a la red de redes y toda la diversidad de servicios
que este concepto proporciona.
Este proyecto nace de la necesidad de adecuar, en el aspecto informático y de las telecomunicaciones, un viñedo ubicado en el Municipio de Ojocaliente a las nuevas tecnologı́as y de
esa manera ser el punto de partida para el desarrollo del medio tecnológico.
La infraestructura inalámbrica puede ser construida a muy bajo costo en comparación con
las alternativas tradicionales de cableado. Pero el construir redes inalámbricas no sólo se refiere al ahorro de dinero. Dando a su comunidad un acceso a la información más sencillo y
económico, la misma que se va a beneficiar directamente con lo que Internet tiene para ofrecer. El tiempo y el esfuerzo ahorrado gracias a tener acceso a la red global de información, se
traduce en un bienestar a escala local(cultural,económico,informatico, comercial, etc.), porque
se puede hacer más trabajo en menos tiempo y con menos esfuerzo.
1.6
Objetivos
El objetivo de llevar a cabo el presente trabajo de esta tesis es el de analizar, determinar y
montar la solución mas viable al siguiente problema, ”llevar tanto Internet como telefonı́a VoIP
a un viñedo”. Ya que es una necesidad primordial global hoy en dı́a, la comunicación de voz y
datos. Esto se pretende hacer mediante la implementación de un enlace wi-fi de largo alcance.
1.7
Hipótesis
Las comunidades que se conectan a Internet a una alta velocidad participan en el mercado
global, donde las transacciones suceden alrededor del mundo a la velocidad de la luz. Las
personas de todo el mundo se están encontrando con que el acceso a Internet les brinda una
voz para discutir sus problemas, polı́ticas, y cualquier cosa que sea importante en sus vidas, de
una forma con la cual el teléfono y la televisión simplemente no pueden competir.
El enlace Wi-Fi de largo alcance hará posible transmitir internet y telefonı́a VoIP.
Capı́tulo 2
Estudio de las Tecnologı́as
2.1
Como funciona internet
La red de internet esta conformada por millones de computadoras conectadas entre si independientes unos de otros. Sobre estos diferentes enlaces fı́sicos y equipamiento de comunicaciones, se requiere que cada computadora disponga de un software de comunicaciones, que
permita conectarse e intercambiar información con otros sistemas de la red.
Los creadores de la red de información, conscientes que deberı́an haber un lenguaje común
para que las computadoras interactuarán, idearon algo llamado el Protocolo de Comunicaciones. Un protocolo de comunicaciones es un conjunto de normas que están obligados a
cumplir todas las máquinas y programas que intervienen en una comunicación de datos entre
ordenadores sin las cuales la comunicación resultarı́a caótica y por tanto imposible.
Esto plantea dos problemas fundamentales:
• Se necesita un sistema para localizar una computadora dentro de internet, con independencia de su situación fı́sica y los enlaces de comunicación necesarios para alcanzarlo.
• Además, la gran variedad de computadoras existentes obliga a disponer de un lenguaje
común de intercambio de información, entendido por todos y que sea independiente de
su estructura interna o sistema operativo.
Los dos protocolos mas importantes protocolo de control de transmisión (Transfer Control
Protocol,TCP) y el protocolo de internet (Internet Protocol, IP).Usualmente se trata a estos
7
dos protocolos como si fueran uno solo TCP/IP. Una computadora que maneja alguno de estos
dos protocolos no tendrá ningún problema para ser entendido por los demás computadores de
Internet.
2.1.1
El protocolo TCP/IP
El TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) es la base de internet, y sirve para
enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, sobre redes de area local
(LAN) y area extensa (WAN). TCP/IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972
por el departamento de defensa de los Estados Unidos, ejecutándolo en ARPANET, una red de
area extensa del departamento de defensa.
TCP/IP es un protocolo de transmisión de paquetes. Cuando un ordenador quiere a otro un
fichero de datos, lo primero que haces es partirlo en trozos pequeños (alrededor de unos 4Kb)
y posteriormente enviar cada trozo por separado.
Cada paquete de información contiene la dirección en la red donde ha de llegar, y también
la dirección de remite, por si hay que recibir respuesta. Los paquetes viajan por la red de forma
independiente.
Sus caracterı́sticas principales son:
• Se encarga de localizar los equipos a través de la red con independencia de su situación
o el camino a seguir para alcanzarlos.
• Automáticamente resuelve los problemas que se presentan durante el intercambio de
datos: fallos en lı́neas de comunicación, errores, pérdidas o duplicación de datos, entre
otros.
• Resuelve parte (no todas ) de las posibles incompatibilidades en la comunicación entre
computadoras, debidas a los diferentes sistemas de representación digital de la información que estos utilizan.
El protocolo TCP/IP consta básicamente de dos niveles: TCP Protocolo de Control de
Transmisión e IP Protocolo de internet.
8
2.1.1.1
El nivel IP(Internet Protocol)
El nivel IP es capaz de enviar mensajes de pequeño tamaño (denominados diagramas) entre
dos computadoras conectados en red. No ofrece garantı́as de que los mensajes alcancen su
destino, debido a los posibles fallos de las redes de comunicaciones. Es un mecanismo de
comunicación entre computadoras y no entre aplicaciones. Se debe añadir un nivel adicional
(TCP o UDP) para conseguir que dos programas informaticos puedan intercambiar datos.
La comunicación del nivel IP funciona a través de la dirección IP. Como vimos anteriormente cada computadora dentro de internet tiene asociada una dirección única denominada dirección IP que esta formada por una secuencia de 4 numeros, cada uno entre 0 y 255, separados
por un punto. Es el equivalente al número de teléfono, utilizando el sı́mil de las comunicaciones
telefónicas.
La asignación de dirección IP sigue una estructura jerárquica de forma que las computadoras de una red local tienen direcciones IP que se diferencian solo en el ultimo de los números
de su dirección.
La asignación jerárquica permite que los sistemas de interconexión entre redes (routers,
bridges,etc) mantengan tablas con las direcciones de las redes próximas, de forma que se puede
conocer, salto a salto, el camino que un determinado mensaje debe seguir para llegar a su
destino.
2.1.2
El nivel TCP
TCP (Transmission Control Protocol) utiliza los mensajes IP para lograr una transferencia
de datos libre de errores. Ambos establecen un dialogo con otro sistema a base de enviar
sucesivos mensajes IP. El contenido de estos mensajes incluye información de protocolo (que
hace funcionar a TCP y UDP ) y datos (propios de las aplicaciones que se comunican ).
TCP es parecido a las comunicaciones telefónicas. Una llamada TCP implica un proceso de
establecimiento de llamada, otro de intercambio de datos y otro de intercambio de llamada. Durante el tiempo que dura el intercambio de datos, los dos computadoras implicados mantienen
una relación que garantiza el éxito de la transferencia.
9
2.2
Caracterı́sticas de los servicios de internet
Para comprender las caracterı́sticas del servicio de internet Wi-Fi que se utilizo, es necesario conocer algunos de los tipos de servicios de conexión a internet disponibles hoy dı́a en el
mercado.
Existen muchas maneras de conectarse a Internet: a través de un modem,cable de banda
ancha,linea de suscriptor digital(DSL),satélite de banda ancha.
No todos los tipos de conexiones están disponibles en cada área geográfica, ası́ que su
selección puede estar limitada a lo que el proveedor de servicios de Internet (ISP) locales no
pueden ofrecerle. Igualmente los diferentes tipos de conexión tienen diferencias en la velocidad
medida en Kbps(Kilobits por segundo), costos e infraestructura requerida.
2.2.1
Modem/Conexion telefónica
Este es el método más común de conectarse a internet. Debido a que los modems de
conexión telefónica funcionan en una lı́nea telefónica normal, proporcionan acceso a internet
virtualmente a cualquier equipo mientras se encuentre en lı́nea. Sin embargo, su teléfono no
estará disponible para llamadas, ası́ que algunas personas instalan una segunda linea para el
conmutador.
Los modems pueden ser externos o internos. Muchos PC´s nuevos vienen con un modem
interno, ası́ que todo lo que tiene que hacer es conectar un cable telefónico modular en la
parte trasera de su PC, dar de alta una cuenta con proveedor de servicios de internet (ISP) y
conectarse. Su ISP proporciona un número telefónico al cual conectarse de acuerdo a su area,
las opciones que se necesita y el software en un CD-ROM para instalar en un computadora.
Los cables telefónicos modulares están disponibles en cualquier tienda electrónica.
Velocidad
Este tipo de conexión es generalmente la mas lenta (de 14Kbps a 56Kbps). Aun si el modem
es uno de los mas rápidos, algunas veces están limitados por la calidad de la transmisión de sus
lı́neas de teléfono. Los sitios web con animación, gráficas u otros detalles podrı́an tardarse un
10
poco mas en desplegarse con una conexión menor a 28.8 Kbps 56 Kbps es el mı́nimo estándar
para los nuevos computadores de hoy en dı́a.
2.2.2
Cable de banda ancha
Los modems de cable lo conectan a Internet a través de una linea de TV por cable. Muchas
compañı́as de cable ofrecen ahora acceso a internet ası́ como a TV. Esto no solamente le da
más rápido acceso a contenido y gráficas a través de internet sino también a mejor audio,video
y multimedia, ası́ como interactividad con su TV. Este sistema esta conectado todo el tiempo
y no utiliza la linea telefónica. Algunas compañı́as de cable le permiten conectar mas de un
computador al modem por una cuota extra. Si se suscribe a television por cable y cable de
banda ancha puede ver la TV y navegar por internet al mismo tiempo. Necesitara un puerto
Ethernet o un adaptador para su computadora, lo cual es actualmente un estándar en la mayorı́a
de los computadores.
Velocidad
Esta es mucho mas rápida que la lı́nea telefónica y excelente para sitios Web complejos
y cuando hace download desde contenido desde internet 1000 Kbps para desplegar 128-500
Kbps para subir archivos.
2.2.3
xDSL: Digital Suscriber Line
xDSL siglas de Digital Subscriber Line (o lı́nea de abonado digital) es un término utilizado
para referirse de forma global a todas las tecnologı́as que proveen una conexión digital sobre
la lı́nea de abonado de la red telefónica local. Los tipos actualmente existentes son: ADSL,
ADSL2, ADSL2+, SDSL, IDSL, HDSL, SHDSL, VDSL y VDSL2.
En la figura 2.1 vemos por familias como están distribuidas estas tecnologı́as xDSL según
el rango de cobertura en kilómetros y la velocidad (simétrica/asimétrica) en Mbps.
Tienen en común que utilizan el par trenzado de hilos de cobre convencionales de las lı́neas
telefónicas para la transmisión de datos a gran velocidad.
11
Figura 2.1 Visión de las tecnologı́as xDSL en función del rango y velocidad
2.3
Telefonı́a IP
Figura 2.2 Telefonı́a VOIP
La Voz sobre IP (VoIP, Telefonı́a IP y telefonı́a de Internet) se refiere a la tecnologı́a que
permite el enrutamiento de conversaciones de voz sobre Internet o una red de ordenadores (Red
de área local o LAN).
Para realizar llamadas a través de VoIP, el usuario necesitará un programa de teléfono
SIP basado en la web (Softphone) O un teléfono VOIP basado en hardware o los llamados
ATAs para conectar cualquier teléfono convencional . Se pueden realizar llamadas telefónicas
a cualquier lugar/persona: tanto a números VoIP como a personas con números telefónicos
normales.
12
2.3.1
Evolución IP
• 1995 Israel comunicación posible de PC-a-PC (Vocaltec Inc. lanzó el primer softphone
Internet Phone Software).
• 1998 Primeros ATA/gateways, comunicaciones PC-a-teléfono convencional.
• En 1999 Cisco vende sus primeras plataformas corporativas para VoIP, utilizando protocolo H323 de señalización.
• El mismo año Mark Spencer un estudiante de la Universidad de Auburn crea Asterisk,
la primer central telefónica / conmutador basada en Linux con una PC hogareña con un
código fuente abierto.
• 2002 El protocolo SIP comienza a desplazar al H323.
• 2003 Jan Friis y Niklas Zenntrom - crean un softphone gratuito, que puede atravesar
todos los firewalls y routers inclusive los corporativos. Ese producto es Skype, y llega en
Diciembre de 2005 a contar con 50 millones de usuarios.
• A partir del 2004 la VoIP ha tendido una evolución tecnológica que está cambiando
el destino y la estructura del sector de las telecomunicaciones en todo el mundo. A
esta evolución se le conoce las Redes de Próxima Generación (RPG) o Redes de Nueva
Generación (RNG).
2.3.2
Componentes VoIP
Clientes Establecen y terminan las llamadas de voz.
• Software (Softphone, audı́fonos y micrófono).
• Hardware (Teléfonos IP).
Servidores Operaciones: validación de usuario, tarificación, enrutamiento, administración,
registro de usuarios, etc.
13
Gateways Dispositivo que convierten los paquetes de voz del Internet a señales entendibles
por un teléfono normal.
2.3.3
Escenarios de Aplicación
• PC a PC: terminales PC (costo de la llamada es gratis).
• Teléfono IP a PC : usuarios de redes de datos y redes telefónicas individuales (gratis,
dependiendo del destino).
• Teléfono IP Teléfono IP: Gateways (reducción de costos).
2.3.4
Definiciones
H323 Primer estándar internacional de comunicaciones multimedia, que facilitaba la convergencia de voz, video y datos.
IAX Inter-Asterisk eXchange protocol. Es uno de los protocolos utilizado por Asterisk, un
servidor PBX (centralita telefónica) de código abierto patrocinado por Digium. Es utilizado para manejar conexiones VoIP entre servidores Asterisk, y entre servidores y
clientes que también utilizan protocolo IAX.
RTP Real Time Transport Protocol (Protocolo de transporte en tiempo real), y define un formato de paquete estándar para el envı́o de audio y video sobre Internet.
2.3.5
Protocolos VOIP
Protocolos de plano de control Son necesarios para conectar y mantener el tráfico actual de
usuario, mantener toda la operación de toda la red (TCP/UDP), Fig. 2.3.
14
Figura 2.3 Plataforma de protocolos de plano de control
Protocolos de plano de datos El plano de datos (Voz) es el protocolo necesario para llevar el
tráfico de un usuario a otro,fig 2.4.
Figura 2.4 Plataforma de protocolos de plano de datos
15
Figura 2.5 Funcionamiento del sistema VoIP
2.4
Redes inalámbricas
Las redes inalámbricas son utilizadas actualmente en ámbito local o LANs. Existen diferentes proyectos para la implantación de este tipo de redes en áreas de gran alcance (WiMAX)
pero por sus factores negativos e inconvenientes veremos que solo complementan algunas utilidades de los requerimientos de los usuarios residenciales y/o de empresa.
16
2.4.1
Introducción al Wi-Fi
El Wi-Fi se basa en un conjunto de estándares y especificaciones que regulan el uso de redes
inalámbricas basadas en los protocolos IEEE 802.11. Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance,
organización comercial que certifica que los equipos cumplen los estándares IEEE 802.11x.
Fue desarrollada por Kyle Brown y en un inicio solo describı́a la tecnologı́a usada para las redes
de área local sin cable (WAN, wireless area network). Actualmente, se empieza a usar para
otros muchos servicios, incluyendo el acceso directo con servidores de Internet, la telefonı́a
VoIP y la conectividad básica con otros electrodomésticos de uso común como las televisiones,
las cámaras digitales o las consolas de videojuegos portátiles. La persona que disponga de
dispositivos compatibles con Wi-Fi se puede conectar a la LAN o a Internet siempre y cuando
se encuentre dentro del alcance de un punto de acceso o de un router que ofrezca este servicio.
La región que alcanzan estas zonas Wi-Fi se llama hotspot y pueden solaparse creando ası́
zonas de varios kilómetros cuadrados. Actualmente hay muchas zonas Wi-Fi proporcionadas
por ayuntamientos, universidades o empresas particulares. El Wi-Fi ofrece ası́ un estándar de
conexión donde certifica al usuario que todos los fabricantes de telecomunicaciones usaran este
estándar y asegura al usuario que no tendrá ningún tipo de problema de compatibilidades.
2.4.2
Caracterı́sticas
El grupo de protocolos 802.x definen la tecnologı́a de redes de área local. Dentro de este
grupo de protocolos, la norma IEEE 802.11 es un estándar de comunicaciones que define el uso
de la capa fı́sica y de enlace de datos especificando el funcionamiento en redes inalámbricas
(WLAN). A partir de 1997 y con una velocidad de 1 hasta 2 Mbps se consiguió trabajar en la
frecuencia de 2,4 GHz. Éste estándar es muy similar al 802.3 (Ethernet) con la diferencia que
tiene que adaptar todos sus métodos al medio no guiado de transmisión. En este estándar, se
encuentran las especificaciones tanto fı́sicas como a nivel MAC. Del grupo de protocolos IEEE
802.11 podemos remarcar:
• El IEEE 802.11b aparece en el año 1999 consta de velocidades de 5 hasta 11 Mbps y
trabajando en la misma frecuencia, 2,4 GHz. En la práctica, la velocidad máxima de
17
transmisión con este estándar es de aproximadamente 5.9 Mbps sobre TCP y 7.1 Mbps
sobre UDP.
• El IEEE 802.11a aparece sobre el año 1999 realizando una especificación sobre una frecuencia de 5 GHz que alcanza los 54 Mbps, pero resultaba incompatible con los productos de la 802. En los Estados Unidos y Japón se utiliza este estándar conocido también
como Wifi 5, pero en la Unión Europea no está aprobado todavı́a para operar en la banda
de 5 GHz.
• El IEEE 802.11g aparece en el 2003 el cual se adapta perfectamente al ya existente
802.11b. Trabaja sobre una frecuencia de 2.4 Ghz y a una velocidad máxima de 54 Mbps
teórica. En la práctica llega a 15 Mbps aproximadamente. La ventaja que tienen estos
protocolos es que la frecuencia de 2.4 Ghz no necesitan permisos para su uso pero pueden
sufrir interferencias por parte de microondas, teléfonos inalámbricos y otros equipos que
utilicen la misma frecuencia. En el caso del Bluetooth se soluciona esta incidencia a
partir de la versión 1.2 por lo que no causa ninguna interferencia con este protocolo.
Actualmente se venden equipos con este protocolo que permiten hacer comunicaciones
de hasta 50 km con las antenas parabólicas apropiadas.
• En la actualidad se esta desarrollando el protocolo 802.11n que se espera que alcance
los 500 Mbps. La seguridad viene integrada en el protocolo. Se estima que estará lista
en el 2008 aunque ya haya dispositivos que se han adelantado al protocolo y ofrecen de
forma no oficial éste estándar con la promesa de actualizaciones para cumplir el estándar
cuando su versión definitiva esté implantada.
• En el 2005 apareció el estándar IEEE 802.11e que incluye garantı́as de Calidad de Servicio, mejorando ası́ el soporte del trafico en tiempo real en todo tipo de entornos y
situaciones que posee el grupo de protocolos 802.11. El IEEE 802.11e introduce nuevos
mecanismos a nivel de capa MAC para soportar los servicios que requieren garantı́as de
Calidad de Servicio.
Capı́tulo 3
Infraestructura y Equipamiento instalado
en la Estación Remota
A diferencia de los otros tipos de conectividad, el servicio de enlace Wi-Fi comprende un
conjunto de elementos que se deben instalar y configurar para que funcione adecuadamente.
Dista bastante de solo conectar la clavija de la lı́nea telefónica a la pared, y la otra punta, va a
la computadora.
Describiremos los distintos componentes que hacen parte del equipamiento instalado en
una Estación Remota, que en conjunto, sirven al propósito común de prestar el servicio de
conectividad .
3.1
Equipos de la Estación de Trabajo
Son todos aquellos equipos de cómputo, computadores portátiles, organizadores personales, y dispositivos móviles en general, que cuenten con un dispositivo que se pueda conectar a
la red local del lugar, para que pueda percibir el servicio de conectividad.Como se muestra en
la Fig. 3.1.
19
Figura 3.1 Equipos que se pueden conectar a la red de internet
Este tipo de equipos descritos en la Figura 3.1, necesitan de un dispositivo activo que procese las señales provenientes de internet y se las entregue al Equipo por medio de su interfaz
de conexión a la red.
Para el caso de la conexión Wi-Fi a Internet este dispositivo activo está usualmente compuesto de varios elementos que se describen a continuación.
3.2
Antena Direccional de Rejilla
Figura 3.2 Antena de 24 dB 2.4 GHz de Alta Performance Wireless LAN HG2424G
20
La antena Direccional es la encargada de establecer el enlace punto a punto concentrando
las ondas electromagnéticas, Fig. 3.2.
3.2.1
Aplicaciones
• Retransmite internet sin lı́nea telefónica (en costa, sierra y selva).
• Comparte su señal de internet , para reducir costos (cabinas,oficinas) .
• Interconecta sucursales y oficinas de empresas públicas y privadas(Wireless LAN).
• Telefonı́a por IP (VOIP).
• Vigilancia y monitoreo remoto , cámaras IP .
• Provee servicios de internet inalámbrico (ISP inalámbrico).
• Sistemas WiFi.
3.2.2
Desempeño Superior
La Antena semiparabólica con reflector de rejilla de alto desempeño provee 24 dB de ganancia con un lóbulo de irradiación de 8 grados para aplicaciones direccionales de larga distancia.
Puede ser instalada en polarización horizontal o vertical.
3.2.3
Fuerte y Resistente
Esta antena tiene reflector de rejilla de aluminio fundido inoxidable para excelente fortaleza
y ligera en peso. Las 2 piezas del reflector de rejilla de la antena la hacen simple para ensamblar
y reducen significativamente los costos de envı́o.El diseño de aberturas en el cuerpo de la rejilla
minimiza la carga al viento.
3.2.4
Ventajas
• Performance superior 24 dB.
• Opera en todo tipo de clima.
21
• Amplitud de onda 8 grados.
• Ideal para aplicaciones punto a punto , multipunto de largo alcance.
• Fácil de armar.
• Compatible con todas las marcas de APs 802.11b,802.11g .
3.2.5
Especificaciones
Figura 3.3 Tabla de valores de la Antena Direccional
La elipse que se muestra es ancha, esto quiere decir que no es tan directiva, teniendo como
resultado un margen de error considerable a la hora de apuntar con ella.Esta imagen representa
la radiación de una antena de menor ganancia, como se puede apreciar en la Fig. 3.4.
22
Figura 3.4 Esta imagen muestra la ganancia o directividad de la antena
La radiación de onda electromagnética es mucho más estrecha dando como resultado una
mayor ganancia a la hora de apuntar, Fig. 3.5.
Figura 3.5 Esta imagen muestra la ganancia o directividad de la antena
En conclusion entre mayor ganancia tenga la antena será más directiva. Por lo tanto el
montaje de la antena será de forma horizontal.
23
3.3
Amplificador de Señal
Figura 3.6 Amplificador de Señal sp923
3.3.1
Introducción
Los amplificadores de la serie SP923 de Micronet, fig 3.6 conecta fácilmente con un
Punto de Acceso Inalámbrico o Ruteador de Micronet en 802.11g para incrementar la señal
inalámbrica para transmitir datos a mayor velocidad y distancia incrementando el rango de
cobertura de Residencias, Fábricas, Hotspots, garage o Cibercafes. El Amplificador de señal
ha sido desarrollado para extender la señal de radio en áreas de difı́cil acceso mientras que se
filtra el ruido y la interferencia.
3.3.2
Caracterı́sticas
• Autoadjustable a 23 dBm (SP923-200) / 27 dBm (SP923-500)
• Optimizado para su fácil inter-construcción con Puntos de Acceso Inalámbrico 802.11b.
• Reduce el ruido de señales que perturban la señal y mayo fuerza a la señal.
24
• Incrementa el rango de señal para proporcionar ganancia en la transmisión asi como
también reduce el ruido.
• Instalación simple y fácil.
3.3.3
Especificaciones
Figura 3.7 Tabla de Especificaciones del Amplificador
3.4
Punto de Acceso Inalámbrico
Figura 3.8 Punto de acceso inalámbrico SP918GX
3.4.1
Introducción
El Punto de Acceso inalámbrico SP918GK de Micronet, fig. 3.8 es una solución en redes
inalámbricas altamente rápida, compatible con el estándar 802.11g que también es compatible
25
con IEEE 802.11b. El SP918GK permite a los usuarios flexibilidad y movimiento para la
integración entre redes cableadas e inalámbricas.
3.4.2
Caracterı́sticas
• Compatible con los estándares IEEE 802.11, 802.11b y 802.11g.
• Soporta selección automática de la tasa de datos en 11, 5.5 y 1 Mbps. para IEEE 802.11b.
• Soporta operación en modo infraestructura, adaptador de estación, puente y WDS (Wireless Distribution System).
• Compatible con el dominio regulatorio IEEE 802.11d.
• Provee 1 puerto de red RJ-45 de 10/100 Mbps.
• Soporta modulación OFDM (Multiplexión por División Ortogonal de frecuencia, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) para IEEE 802.11b.
• Opera en banda de frecuencia de 2.4GHz.
• Soporta seguridad WEP de 64 (40)128 bit, WPA-PSK (Wi-Fi acceso protegido) y lista
de control para seguridad.
• Soporta administración basado en Web y Telnet.
3.4.3
Especificaciones
Las especificaciones se muestran en la Figura 3.9
3.5
3.5.1
Protector contra rayos
Caracterı́sticas
R modelo HGLN-03, fig 3.10 es un tubo supresor de
El Protector contra rayos HyperGain
gas de descarga que ofrece operación en la banda ancha de hasta 3 GHz. La unidad tiene un
26
Figura 3.9 Tabla de Especificaciones de Punto de Acceso
R HGLN-03
Figura 3.10 Protector contra rayos HyperGain
conector N hembra-a-N hembra con un sello de goma en anillo para montaje a través de la
pared de una caja protectora o usando el soporte de montaje incluido de acero inoxidable.
Debido a su bajo costo y excelente desempeño de RF, esta unidad es ideal para aplicaciones de redes inalámbricas IEEE 802.11b/g ası́ como ISM, MMDS, celular y aplicaciones
PCS. Debido a que este protector deja pasar la corriente eléctrica (DC) es apropiado para aplicaciones donde la corriente eléctrica es llevada a través de cable coaxial como en el caso de
amplificadores para exterior.
La unidad es reemplazable en el elemento tubo de gas, su capacidad para múltiples descargas y su rápido tiempo de respuesta lo hacen apropiado para un rango amplio de aplicaciones.
27
Este protector contra rayos tiene un terminal en su cubierta para conexión al sistema de tierra
fı́sica del sitio lo que proporciona excelente protección.
3.5.2
Especificaciones Eléctricas
• Rango de frecuencia: (0 a 3GHz)
• Pérdida de inserción: 0.1 dB Nom (0 a 3GHz)
• Impedancia: 50 Ohms
• Voltaje de falla en el tubo de gas: 90 V +/- 20
• Voltaje de impulso de falla en el tubo de gas: 1000 V +/- 20
• Resistencia de aislamiento en el tubo de gas: 10,000 M Ohms
• Corriente máxima de resistencia: 5 KA
• Tasa de transferencia de potencia de RF: 10 W continuos
3.5.3
Especificaciones Mecánicas
• Conectores: N hembra-a-N hembra
• Material del cuerpo del conector: Latón nı́quel plateado
• Material del cuerpo: aluminio anodizado
• Material del pin: Latón oro plateado
• Material del anillo: goma
• Material del soporte: acero inoxidable
• Dimensiones: 85 mm x 30 mm x 20 mm
28
3.6
Gabinete Himel para Exterior de Construcción Monoblock
Figura 3.11 Gabinete Himel para Exterior de Construcción Monoblock
29
Sistemas de Gabinetes metálicos HIMEL, fig 3.11 con grado de protección IP-55 que garantiza una excelente protección contra los impactos mecánicos y la entrada de polvo y lı́quido.
Preparado para alojar chasis de distribución, racks de electrónica, chasis universales, puerta
interior, etc. Resistente a los rayos UV. Ideal para lugares de altas temperaturas y/o ambientes
corrosivos. Es resistente a la intemperie y puede ser instalado en interiores o exteriores.
Pintados exterior e interiormente con resina de polyester-epoxi color gris claro RAL 7032
texturizado.
Tiene una placa interior de acero para montar los equipos.
3.6.1
Especificaciones generales
• Material: Metálico con grado de protección IP-55
• Herrajes de acero inoxidable.
• Empaque perimetral que garantiza su hermeticidad.
• Dimensiones: 40 x 30 x 20 cms.
• Puerta con cierre de triple acción para mayor seguridad
3.6.2
Observaciones
• Se recomienda poner un candado para proteger los equipos.
3.7
Cable LMR400
Son un factor crı́tico a la hora de montar una estación cliente o un nodo. Los cables,
TODOS, tienen pérdidas, sólo que unos tienen más que otros. Generalmente se recomienda
el uso del cable LMR400 o WBC-400,fig 3.12 que, aunque existen otras alternativas, sigue
siendo el cable ideal para este uso. Del cable depende que la señal llegue correctamente desde
la tarjeta a la antena, y viceversa, y es recomendable usar siempre el mı́nimo cable posible,
independientemente de que el cable sea muy bueno. ¿Por qué?, evidentemente cuanto menos
cable usemos, menores pérdidas de señal habrán.
30
Figura 3.12 Cable Times Mirowave Systems LMR400
Figura 3.13 tabla que muestra la relación entre modelos de cable LMR y pérdida de señal / metro
longitudinal a una frecuencia de 2.4GHz
También es verdad que existen cables aún mejores que el LMR400 o los WBC-400 ambos
del tipo RG8, pero su elevado coste, el coste de los conectores necesarios, su peso, la dificultad
de conseguirlos, hacen que se descarte rápidamente.
31
Figura 3.14 Cable Pigtail CA-AMNMCN19
3.8
Cable Pigtail
El cable adaptador (Pigtail), fig 3.14 es un excelente producto que ofrece una rápida conexión
entre antena y equipos ORiNOCO como AP-600, AP-700 AP-4000. Operación en la banda ancha de 2.4 GHz. Equipado con terminación de conector N macho de acero inoxidable.
Debido a su bajo costo y excelente desempeño, esta unidad es ideal para aplicaciones de
redes inalámbricas.
La unidad es fácil de instalar y obtener un excelente tiempo de respuesta lo que lo hacen
apropiado para un rango amplio de aplicaciones.
3.8.1
Especificaciones Eléctricas
• Rango de frecuencia: 2.4 GHz y 5 GHz.
3.8.2
Especificaciones mecánicas
• Terminación de conector: N macho
• Material del cuerpo del conector: Acero Inoxidable
• Longitud: 50 cm
32
3.9
Conector N macho
En materia de conectores, existen muchos tipos para cable coaxial, y si nos referimos a
cable coaxial para la banda 2.4GHz se puede decir que los conectores que mas conviene y el
mas usado habitualmente en la gama profesional sea el de tipo N. En el tipo N existen modelos
para distintas aplicaciones ası́ como para cable coaxial de distinto diámetro. Los hay con o sin
polaridad reversa, para unión volante, de panel, etc., en sus categorı́as macho o hembra.
Figura 3.15 Conector N ”hembra” para cable LMR400
Capı́tulo 4
Viabilidad y Montaje de un enlace wifi de
largo alcance
El ”Estudio de viabilidad de un enlace” son los cálculos relativos a todos los elementos que
intervienen en una transmisión.
Un radio-enlace está formado por tres elementos básicos:
• Energı́a efectiva emitida: energı́a emitida [dBm] menos pérdidas (cables y conectores)
[dB] mas ganancia de la antena [dBi].
• Pérdidas en la propagación [dB]: Pérdidas en el espacio abierto [dB].
• Sensibilidad efectiva de recepción: ganancia de la antena[dBi] - pérdidas en los cables
[dB] - sensibilidad del receptor [dBm].
Para conseguir un buen funcionamiento de una WLAN la potencia de emisión + pérdidas
de propagación + sensibilidad de recepción debe ser mayor que 0. El sobrante nos indicará el
margen de funcionamiento que tiene el sistema.
Nota: Como las caracterı́sticas de emisión y recepción no siempre son iguales en los dos
extremos, el Estudio de viabilidad de Enlace debe realizarse en ambas direcciones.
Por favor, considere que: Estos cálculos son teóricos, y, por lo tanto representan el máximo
rendimiento posible del sistema. En el mundo real existen interferencias (otras redes WLAN,
bluethoot, microondas). Además, las pérdidas atmosféricas (humedad ambiente, dispersión,
refracción), antenas mal orientadas, reflexiones. Pueden afectar al rendimiento del enlace.
34
4.1
Lı́nea de vista
Este podrı́a ser el apartado más importante a la hora de plantear el diseño de un enlace
en los 2.4 Ghz. Recordemos que las ondas de microondas, por sus caracterı́sticas de propagación, son de una gran direccionalidad, por lo que cualquier obstrucción en su paso las atenúa
considerablemente. Debido a esto es que si queremos evaluar en una primera instancia la viabilidad de un enlace, es que se realiza una inspección visual desde uno de los puntos de donde
se planea instalar la antena A. Ası́, si a primera vista (o con ayuda de binoculares) se puede
localizar el otro punto donde estará la antena B, entonces podremos sugerir viabilidad positiva
en esta primera instancia, claro que habrá que seguir inspeccionando los siguientes parámetros
de transmisión, tales como ganancias y perdidas a fin de realizar el balance final de factibilidad
del enlace. En el caso de que se presentara obstrucción en la lı́nea vista, se tendrá que evaluar
la factibilidad del enlace de acuerdo a la eficiencia que se quiera obtener de el. Por ejemplo
si la obstrucción fuera un cerro, lomaje o una cadena de edificios etc., la posibilidad al enlace
se hace casi nula, donde habrı́a que buscar otras soluciones como por ejemplo instalar repetidores, en tanto que si la obstrucción la presentan una fila de álamos, es muy probable que en
otoño e invierno el enlace sea factible atenuándose muy poco, esto debido a que en esa época
los árboles se ven desprovistos de las hojas despejando ası́ el camino a las ondas. De la misma
manera es muy probable que en la época de hojas el enlace no funcione. La inspección por
tanto de lı́nea vista requiere de un conocimiento previo en cuanto al comportamiento de propagación de las ondas electromagnéticas, en este caso en la banda de los 2.4Ghz. Por otra parte,
y dado que la banda ISM del espectro esta mundialmente liberada para su uso, aunque cada
paı́s establece las normas de potencia máxima radiada a fin de mantener las buenas relaciones
con los otros dispositivos que compiten por el uso de la misma banda.
La Figura 4.1 muestra que efectivamente tenemos linea de vista además de poder apreciar
la zona de Fresnel.
35
Figura 4.1 Linea de vista y zona de Fresnel
La figura 4.2 muestra el punto exacto donde se encuentra ubicada la antena A en la plaza
principal No.8 en el municipio de Ojocaliente, Zacatecas a una altura de 12 mts.
Figura 4.2 Ubicación de antena A
La Fig 4.3 muestra la ubicación del viñedo el Alpino donde esta instalada la antena B a una
altura 9 mts.
36
Figura 4.3 Ubicación de antena B
Por ultimo la Fig 4.4 brinda una perspectiva general de la zona donde están instaladas las
antenas a una distancia de 7.4 Km.
Figura 4.4 Vision del enlace Wi-Fi
37
4.2
Nivel de recepción de la señal
La sensibilidad de recepción (Sensitivity) indica qué cantidad de señal (dBm) debe recibir
un dispositivo Wi-Fi para trabajar correctamente a una determinada velocidad de transmisión
(Mbps)
Cuanto menor es la sensibilidad mejor será un dispositivo ya que necesitará que le llegue
menos potencia para trabajar correctamente (a una velocidad dada). El rango de señal válido
para enlaces WiFi está alrededor de los -70 dBm. Recuerda que una diferencia de 3 dBm
significa que la potencia que se necesita es dos veces menor.
Podemos calcular el nivel de recepción de señal en función de todos los factores condicionantes:
N rs = P ta − P coa − P caa + Gaa − P p + Gab − P cab − P cob
(4.1)
Para un enlace de correcto, la sensibilidad debe ser:
• Para 11Mbit: -82dBm
• Para 5.5Mbit: -87dBm
• Para 2Mbit: -91dBm
• Para 1Mbit: -94dBm
El margen ha de ser:
• Mı́nimo: 10dB
• Enlaces expuestos a interferencias (ciudad): 15dB
• Enlaces con condiciones climáticas adversas: 20dB
En nuestro caso, el enlace de 11Mbit que se desarrollo, atraviesa parte de la ciudad con
lı́nea de vista (LOS) , por tanto aplicamos los -82dBm de sensibilidad y los 10dB de margen,
quedando:
38
N rs > −82 + 10 N rs > −72dBm
Concluyendo:
P ta − P coa − P caa + Gaa − P p + Gab − P cab − P cob > −72dBm
4.2.1
Cálculo del nivel de recepción del enlace wi-fi
Tomando los valores reales:
• P ta = 17db
• P coa = 2db
• P caa = 0.33db
• Gaa = 24dbi
• P p = −117.78
• Gab = 24dbi
• P cab = 0.33db
• P cob = 2db
• N rs > −72db
Aplicamos la fórmula:
P ta − P coa − P caa + Gaa − P p + Gab − P cab − P cob > N rs
(4.2)
17dBm − 2dB − 0.33dB + 24dBi − 117.78dB + 24dBi − 0.33dB − 2dB > −72dBm
−57.44 > −72dB
Correcto!! El nivel de todos los factores es mayor al nivel necesario para alcanzar el enlace
a 11Mbit. Por tanto, si la zona de Fresnel está despejada, el enlace funciona.
39
4.3
Material Necesario
Para establecer el enlace hemos elegido:
• 2 Antenas de rejilla direccional HG2424G
• 2 Amplificadores de señal sp923
• 2 Puntos de Acceso SP918GX
• 2 Pigtails CA-AMNMCN19
• 4 Conectores N macho para cable LMR400
• 3 metros de cable LMR400
• 2 Gabinetes Himel para exterior de Construcción
• 2 Mástiles telescópicos de 12 metros.
Monoblock.
• 2 Protectores contra rayo HGLN-03
4.4
Factores Condicionantes
Los factores que van a condicionar y determinar el funcionamiento y el rendimiento del
enlace son los siguientes:
• Potencia de transmisión de los puntos de acceso.
• Calidad de los conectores.
• Longitud y calidad del pigtail.
• Longitud y calidad del cable coaxial.
• Ganancias y tipos de antenas.
40
• Distancia entre antenas.
• Zona de Fresnel.
• Condiciones del terreno y meteorológicos.
• Software Sniffer Netstumbler 4.0.
• Cable UTP y conectores RJ-45.
• Ponchadora para conectores coaxiales.
4.5
Potencia de transmisión del punto de acceso
Según la potencia de transmisión de los puntos de acceso, podemos clasificarlas en dos
tipos generales:
• 30 mW de potencia de transmisión (aprox. 15 dB)
• 100 mW de potencia de transmisión (aprox. 20 dB)
Cuanto mayor sea la potencia de transmisión, mayor será el alcance del enlace, siempre
teniendo en cuenta los demás factores condicionantes.
4.6
Calidad de los conectores
Debemos ser cuidadosos a la hora de realizar las conexiones, crimpados y soldaduras de
los conectores. Es preferible gastar algo más de dinero en conectores y herramientas de calidad
y ganar en estabilidad del enlace y evitar pérdidas de señal. Para este tipo de cableado se suele
utilizar conectores de tipo N.
4.7
Longitud y calidad del pigtail
El pigtail es un latiguillo de cable que en un extremo tiene un tipo de conector que irá
conectado a al punto de acceso (el tipo de conector depende del modelo del punto de acceso) y
41
en el otro extremo tiene un conector al cual conectaremos el cable coaxial. Este conector suele
ser de tipo N. Cuanto más corto y de más calidad sea el pigtail, menor será la pérdida de señal.
El pigtail podemos comprarlo hecho o bien hacernos uno a medida. Se aconseja que en ningún
caso el pigtail supere los 2 metros de longitud, si bien unos 20cm pueden ser suficientes.
4.8
Longitud y calidad del cable coaxial
El cable coaxial es uno de los factores más importantes a la hora de elegir el tipo de montaje que vamos a realizar. El coaxial deberá recorrer desde la antena (colocada habitualmente
en el exterior del de la casa y en el punto más alto de la misma) hasta la ubicación del PC
(normalmente dentro de la casa). Debemos tener en cuenta:
• Cuanto más largo sea el cable coaxial, mayor será la pérdida de señal.
• La calidad del cable afecta a la pérdida de señal / metro.
Podrı́amos decir que:
cable de menor pérdida = cable más grueso y rı́gido = cable más caro
No existe longitud máxima para el cable coaxial, pero a mayor longitud, mayor pérdida.
A continuación, una pequeña tabla que muestra la relación entre modelos de cable LMR y
pérdida de señal metro longitudinal a una frecuencia de 2.4GHz:
Figura 4.5 Relación entre modelos de cable LMR y pérdida de señal
42
4.9
Ganancias y tipos de antena
La ganancia de las antenas determina la calidad final del enlace, ası́ como el tipo de antena
elegida. Podrı́amos clasificarlas en:
• Unidireccionales: La onda electromagnética se emite en una sola dirección.
• Omnidireccionales: el haz de rayos se emite en todas direcciones.
• Sectoriales: La onda electromagnética se emite en un ángulo determinado.
Dentro de cada tipo de antena existen varios subtipos. Ya que el enlace que pretendemos
realizar es entre dos puntos, utilizaremos dos antenas direccionales, cada una de ellas apuntando hacia la otra.
La antena óptima serı́a de tipo semi-parabólica de rejilla(se han logrado distancias de hasta
35Km con este tipo de antena).
4.10
Distancia entre antenas
La distancia entre ambas antenas puede calcularse en caso de conocer el resto de factores
determinantes. En nuestro caso, conocemos la distancia que queremos cubrir, que es de 7.4
Km, adaptando entonces el resto de materiales a la distancia. Cuanto mayor sea la distancia
entre antenas, obviamente mayor será la pérdida de señal. La distancia máxima puede variar
desde varios metros hasta decenas o cientos de kilómetros. Es altamente recomendado que
haya una lı́nea de visión directa entre las antenas.
4.11
Zona de Fresnel
La llamada zona de Fresnel es una zona de despeje adicional que hay que tener en consideración además de haber una visibilidad directa entre las dos antenas. Este factor deriva de la
teorı́a de ondas electromagnéticas respecto de la expansión de las mismas al viajar en el espacio
libre. Esta expansión resulta en reflexiones y cambios de fase al pasar sobre un obstáculo. El
resultado es un aumento o disminución en el nivel de señal recibido. Toda la zona marcada en
43
amarillo debe permanecer despejada de obstáculos. La distancia de fresnel necesaria tomando
en cuenta que tenemos lı́nea de vista (LOS) es de aproximadamente 12.5 mts.
Figura 4.6 Zona de Fresnel
Figura 4.7 Tabla para calcular la distancia de Fresnel
44
4.12
Condiciones del terreno y meteorológicas
Los árboles, los edificios, tendidos eléctricos, etc. influyen en la recepción de la señal. La
señal se refleja en los objetos y llega con retardo de fase a la antena receptora, pudiendo provocar pérdidas de señal. Podemos corregir este efecto desplazando 8 grados longitudinalmente
hacia delante o hacia atrás la antena receptora.
El hielo y la nieve influyen negativamente en las antenas cuando están en contacto directo
con éstas. La lluvia en sı́ tiene poco impacto sobre la pérdida por propagación, pero en el caso
de las antenas flat-pannel, puede disminuir su rendimiento si se crea una pelı́cula de agua en el
panel de la antena.
4.13
Hardware
Según las necesidades del terreno, los edificios donde se vaya a realizar la instalación, el
presupuesto disponible, etc., debemos elegir el hardware adecuado. No es lo mismo establecer
un enlace desde una habitación a otra en un mismo edificio que establecer un enlace desde un
casa a otro situado a varios kilómetros con lı́nea de vista, como es el caso.
4.13.1
Elegir entre tarjeta o AP
En principio, la opción más barata casi siempre es una tarjeta o adaptador wireless, sea tipo
PCMCIA, PCI o USB. Las tarjetas son más baratas pero presentan el inconveniente de que
tienen que estar unidas fı́sicamente a un PC. Los adaptadores USB también han de estar unidas
a un PC a través de un cable USB el cual también tiene una longitud máxima determinada. Los
AP o Access Point, sin embargo, son aparatos independientes capaces de actuar por si solos si
están debidamente configurados. Los AP suelen tener una salida ethernet la cual enlazaremos
con nuestra red de cable o con nuestro equipo directamente, con lo cual no dependen de un
PC para funcionar. Si la distancia entre el PC y la antena es corta, merece la pena adquirir
una tarjeta. Sin embargo, si la distancia entre el PC y la antena es larga, el cable coaxial
debe de ser de gran calidad y por tanto muy caro, además de largo. Para cubrir esas largas
distancias disponemos de la posibilidad de conectar un AP situado en un lugar cercano a la
45
antena, aunque sea en el exterior o a la intemperie (existen modelos diseñados especı́ficamente
para eso) y conectar el AP al PC a través de cable UTP, el cual es mucho más barato. Si
tomamos esta opción, también se nos plantea la problemática de la alimentación del AP. Para
no tener que realizar una instalación eléctrica adicional para el AP, existe la opción de utilizar
PoE, Power over Ethernet, lo que consiste en aprovechar el cable UTP tanto para datos como
para tensión eléctrica. Existen modelos de AP provistos de esta capacidad. En nuestro caso
utilizamos puntos de acceso en ambos puntos del enlace.
4.14
Antenas
Las antenas a elegir para nuestro caso concreto, como dijimos antes, serán del tipo direccional. Entre las direccionales existen varios tipos con varias ganancias cada uno.
4.14.1
Tipo necesario
Las antenas unidireccionales se dividen en:
• Yagi
• Parabólica
• Helicoidal
La antena que utilizamos es direccional de rejilla HG2424G de 24 dB para la banda de 2.4
GHz.
4.14.2
Ganancias
La ganancia que tenemos es de 24db la cual es la necesaria para establecer enlaces wifi de
largo alcance.
4.14.3
Montaje
• Montar las antenas de manera que tengan visibilidad directa entre sı́.
• Ubicarlas cerca del eje del edificio, no en los extremos de éste.
46
• Asegurarse de que la zona donde la montamos es resistente.
• Afianzar bien la antena de manera que no se mueva con el viento.
• La instalación debe tener una buena toma de tierra.
• Sujetar bien el cable coaxial con bridas.
• Utilizar suelas de goma si el montaje se realiza en una azotea para evitar resbalones.
• Encintar y asegurar todas las conexiones.
• Utilizar bridas de color negro. Las blancas se deterioran con los rayos ultravioletas.
• Si es posible, proteger el coaxial con tubo corrugado o similar.
4.15
Conexiones
Cuanto mejores sean todo el conjunto cable-conectores, menor pérdida de señal habrá entre la tarjeta y la antena. Para ello hemos de elegir el cable adecuado, longitud oportuna y
conectores óptimos.
4.15.1
Cableado
El cable que parece tener más éxito en el mundo de la radiofrecuencia es el LMR.
4.15.2
Conectores
Existen multitud de tipos de conectores para cable coaxial, pero quizá el que más nos
conviene y el más usado habitualmente sea el de tipo N.
4.16 Detalles de la conexión
Lo primero que se debe hacer una vez que se tenga todo es hacer la conexión donde va
estar ubicada la primer antena, dejarla bien configurada, no establecer encriptación ni ninguna
otra medida de seguridad que pueda dificultar el enlace y se tendrá hecho una buena parte del
47
trabajo. Teniendo los AP configurados y con una copia de seguridad de la configuración del
AP se procede a instalar una de las antenas. Antes de seguir, es bastante importante que exista
una linea de visión directa entre los dos puntos donde estarán las antenas, si hay edificios en
medio no va a ser tan fácil y la estabilidad del enlace puede fallar incluso con antenas de mayor
potencia de emisión. Una vez que se tenga la antena subida al mástil, con todo colgando (sin
preparar la caja estanca ni nada, todo conectado y listo sin complicarse) se necesita de alguien
que este en el otro punto con una PDA con Wi-fi, o un portátil y el netstumbler. El netstumbler
detecta redes Wi-Fi y además nos informa sobre la calidad de la señal entre otras cosas de tal
forma que se vaya encarando la antena, lo primero es hacer llegar la señal mas o menos donde
queremos, con lo que se encarará a ojo y buscaremos la señal con el portátil o PDA, si no
damos con ella tendremos que mover un poco la antena hacia los lados e incluso ir subiéndola
mas o bajándola (o inclinándola si hemos comprado un kit de inclinación) hasta dar con la
preciada red. Una vez sabemos que la señal llega exactamente donde estará situada la segunda
antena desconectaremos el AP, lo meteremos en la caja estanca recordando dejar 3 agujeritos
para los cables, el de alimentación, el de red que conectaremos a nuestro switch o Pc y el
pigtail que lo conectara a la antena, con mucho cuidado de no mover la antena aseguraremos
que la antena no se mueve, y que el mástil esta correctamente fijado. Puesto que se configuro
la red en modo puente, para poder detectarla se dejo en modo de AP normal hasta conseguir
localizar la señal, hecho esto montamos la otra antena, y lo conectamos todo, lo que se hizo
para saber cuando establecı́a conexión fue hacer un ping al Pc que se encontraba en la primera
antena (ping 192.168.xxx.xxx -t) con el modificador -t lo que hace un ping infinito hasta que
se presiona Ctrl + C , de esta manera se sabe cuando el enlace estarı́a funcionando. Lo que
queda ahora es un poco mas de paciencia.Se fija todo se meten los AP en las cajas estancas, se
fijan estas a los mástiles (nosotros lo hicimos mediante bridas, cruzando estas y apartándolas
muy bien) y una vez están fijas las bañamos con el poliuretano expandido, nos brinda mayor
seguridad ya que es muy pegajoso y asegura mas la caja estanca al mástil, sobre su pegajosidad
tomar precauciones para que no les caiga en las manos, además de que pica bastante, pero no
mata ni nada y una vez el poliuretano se ha expandido al (unas 3 horas mı́nimo) lo envolvemos
en el papel de plata de los bocadillos, y ya con esto ya esta, no hay que hacer nada mas. Existen
48
instalaciones que funcionan perfectamente teniendo en cuenta que la antena es de 19db, que el
AP emite a 30mW, que se cuenta con un ping excelente y una muy alta tasa de transferencia,
es fácil suponer que con un AP de 50mW (el máximo legal), una antena de 24dbi y paciencia
se puede establecer enlaces de más de 20Km en campo totalmente abierto, sin nada, ni pájaros
por lo que se puede garantizar que se puede realizar enlaces de 3-10Km sin problemas con
buenos resultados.
4.17
Orientación de antena utilizando el Netstumbler
Netstumbler es un programa para Windows que permite detectar WLANs usando tarjetas
wireless 802.11a, 802.11b y 802.11g. Tiene varios usos, como:
• Verificar que nuestra red está bien configurada.
• Estudiar la cobertura o señal que tenemos en diferentes puntos de nuestro domicilio de
nuestra red.
• Detectar otras redes que pueden causar interferencias a la nuestra.
• Es muy útil para orientar antenas direccionales cuando queremos hacer enlaces de larga
distancia, o simplemente para colocar la antena o tarjeta en el punto con mejor calidad
de la señal.
• Sirve para detectar puntos de acceso no autorizados .
• Por último, también nos sirve para WarDriving, es decir, detectar todos los APs que están
a nuestro alrededor.
4.17.1
Requisitos mı́nimos
Es necesario tener un S.O. Windows y aquı́ se puede ver la lista de tarjetas compatibles,
que son la mayorı́a:
http://www.stumbler.net/compat/
49
Incluso puede que funcione con muchas tarjetas que no están incluidas en ese enlace, solo
se tiene que probar directamente y obtendremos enseguida la respuesta.
4.17.2
Pantalla principal
Al arrancar el Netstumbler nos aparece una pantalla como esta:
Figura 4.8 Ventana principal del Netstumbler
Como vemos, nos va listando las redes que va encontrado y sus caracterı́sticas principales:
Icono circular: En la primera columna se puede observar un pequeño icono circular o disco.
Cuando en el interior del mismo hay un candado significa que el punto de acceso usa
algún tipo de encriptación. El icono también cambia de color para indicar la intensidad
de la señal, de la forma siguiente:
• Gris: No hay señal.
• Rojo: Señal pobre o baja.
50
• Naranja: Señal regular o mediana.
• Amarillo: Señal buena.
• Verde claro: Muy buena señal.
• Verde oscuro: La mejor señal.
MAC: dirección del AP
SSID: nombre de la red
Name: es el nombre del AP. Está columna habitualmente está en blanco porque Netstumbler
solo detecta el nombre de los APs Orinoco o Cisco.
Chan: indica el canal por el que transmite el punto de acceso detectado. Un asterisco (*)
después del número del canal significa que estás asociado con el AP. Un signo de suma
(+) significa que estuviste asociado recientemente con el AP. Y cuando no hay ningún
carácter significa que has localizado un AP y no estas asociado a él.
Speed: indica la velocidad, los Mbps máximos que acepta esa red (11, 22, 54...)
Vendor: indica el fabricante, lo detecta a partir de los tres primeros pares de caracteres de
la dirección MAC. No siempre lo muestra, porque la base de datos que usa no contiene
todos los fabricantes. En este caso pone Fake, que no es el nombre de ningún fabricante.
Type: tipo de red (AP-infraestructura, o peer-ad-hoc).
Encrypton: encriptación, se suele equivocar y algunas WPA las detecta como WEP, acrónimo
de Wired Equivalency Privacy. Es un mecanismo de seguridad vulnerable pero muy
extendido entre los puntos de acceso comerciales.
SNR: Acrónimo de Signal Noise Ratio. Es la relación actual entre los niveles de señal y ruido
para cada punto de acceso. Mas abajo explico con ejemplos como se mide el SNR.
Signal+: Señal(MAX), muestra el nivel máximo de señal que ha sido detectado para un punto
de acceso.
51
Noise: Ruido, muestra el nivel de ruido actual para cada punto de acceso.
SNR+: muestra el nivel máximo que ha tomado el factor SNR para cada punto de acceso.
IP Adress: indica la dirección IP en la que se encuentra la red, aunque solo la muestra en el
caso de estar conectados a la misma.
Latitude, Longitude, Distance: si se está usando GPS nos indica la posición estimada.
First Seen: la hora a la que la red fue detectada por primera vez.
Last Seen: la hora a la que la red fue detectada por última vez.
Signal: el nivel de señal actual en dB.
Noise: el nivel de ruido en dB. No está soportado por todas las tarjetas, por lo que si pone -100
es que no detecta ruido pero no quiere decir que no lo haya sino que no lo soporta.
4.17.3
Gráfica de señal/ruido (SNR)
En la parte izquierda de la pantalla se selecciono la MAC de la red que detectemos y
entonces nos aparecerá una gráfico como el mostrado en la fig 4.1.
Los datos que aparecen en el gráfico dependen de la tarjeta o punto de acceso que tengamos.
La zona verde indica el nivel de señal. A mayor altura, mejor señal. La zona roja indica el
nivel de ruido. A mayor altura, mayor ruido. El espacio entre la altura de la zona roja y verde
es el SNR.
Para ver cual es el SNR (Signal Noise Ratio), es decir la diferencia entre la señal y el ruido
se puede usar la pantalla principal; o calcularlo mirando la gráfica.
Hay que tener en cuenta que el valor del ruido (noise) si no lo detecta esta a -100, lo que
no quiere decir que no haya ruido sino que puede ser que la tarjeta no sea capaz de detectar
el ruido. Hay muchas tarjetas con las cuales Netstumbler usa el controlador NDIS 5.1 y este
controlador no muestra el ruido.
El SNR es igual a SIGNAL-NOISE;
52
Figura 4.9 Gráfica de relación señal/ruido del enlace WiFi
ejemplo: si signal=-70 y NOISE=-100 el valor de SNR (que este es normalmente positivo)
será -70-(-100)= 30 dB.
En la gráfica de arriba, observamos que si tiene una signal=-60 y noise=-85 el valor de SNR
es -60-(-85)=25 dB.
Por lo tanto podemos concluir que el margen de ganancia del enlace Wi-Fi es bueno obteniendo un correcto funcionamiento de nuestro sistema.
4.18
Presupuesto de material para la instalación del enlace wi-fi
En la siguiente tabla se muestra el costo de cada dispositivo utilizado para lograr un enlace
bueno de larga distancia que nos proporcione una velocidad de 54Mbps.
53
Tabla 4.1 Tabla de costos
Cantidad
Descripcion
Costo por Unidad
Total Costo
2
Micronet SP918GK Punto de Acceso Inalambrico
896.75
1,793.5
2
Pigtail
250.00
500.00
2
Gabinete de Montaje para exterior
1,000.00
2,000.00
2
Al-NFNF(HGLN-03) Protector contra rayos
300.00
600.00
4
HXNM 400 G Conector N macho
50
200.00
3
Metro de cable Mod. LMR400
30
90.00
2
Amplificador de señal SP923-200
900.00
1,800.00
2
Metro de cable Mod. LMR400
30
90.00
2
Mastil telescopico 12 Metros
1,100.00
2,200.00
1
Accesorios diversos
1,000
1,000.00
0
0
Subtotal
11,842.50
54
Conclusiones
Se concluye que el enlace WIFI es recomendable ampliamente por su viabilidad y costo
en comparación con los sistemas tradicionales de comunicación como el cableado telefónico
mediante la colocación de postes y cableado de gran longitud que hubiera tenido un costo
de por lo menos 10 veces mas que el costo del enlace WIFI y también fue mas conveniente
que instalar un sistema satelital o por telefonı́a celular que no hubiera sido nada costeable ni
rentable para los fines en que se requiere aprovechar.
La evolución del internet como de la telefonı́a VOIP son algunas de las Macrotendencias
que están sucediendo en la actualidad.
El enlace wifi de largo alcance hizo posible brindar estos servicios que se consideran ya
indispensables en la actualidad. Ya que nos ofrece un mundo digital de oportunidades.
El internet esta revolucionando la forma de hacer negocios, según Bill Gates quien no tenga
un negocio relacionado con el internet esta perdido. El internet esta ofreciendo oportunidades
de una sola vez en la vida, quien tome acción de esto formara parte de la nueva hola de
millonarios que surgirán gracias a las Megatendecias que ofrece el internet.
El internet esta provocando un Colapso de las barreras Globales para Conducir los
Negocios.
• El alto costo de métodos y negocios ineficientes del pasado se han ido.
• Existen sistemas de alta calidad, comunicaciones rentables,globales.Usando VOIP.
• Los sistemas actuales de distribución permiten una entrega el mismo dı́a o al dı́a siguiente
a nivel global y a precios sumamente accesibles.
• El acceso a datos e información comercial es instantáneo .
55
• Nunca ha sido mas fácil hacer negocios a nivel mundial que ahora.
La estructura tradicional de negocios que se utilizaba en la era industrial ha evolucionando
pasando a un modelo ideal de negocios.
• Sin gastos por cobrar
• Sin pago de rentas mensuales.
• Sin inventarios.
• Sin papeleo.
En cuanto a la telefonı́a VoIP la plataforma tradicional que se utiliza va a ser reemplazada
por la nueva plataforma de la telefonı́a VoIP. Esto representa un cambio trascendente en telecomunicaciones a nivel global.
56
Apéndice
Construcción Antena Guı́a de Ondas
A.1
Introducción
Esta antena, considerada del tipo económica, se presenta como una gran alternativa para
utilizarla en nuestras primeras experiencias de enlaces en 2.4 GHz. Este modelo de guı́a de
ondas propuesto por Martti Palomaki, y luego adaptado en su construcción por un sin número
de aficionados, goza de excelentes caracterı́sticas para la propagación, gracias a sus normalmente 12 dbi, y a su ángulo de apertura que la clasifica como una antena de tipo direccional.
Sin embargo, no entraré en detalles exhaustivos de la antena, y si el lector desea puede ver información de Guı́a Ondas para redes inalámbricas de Martti Palomaki, en el siguiente link;
http://debaser.ath.cx/atroz/docs/antenas/cantenna/. Los que opten por este modelo, se verán
recompensados por una buena antena construida para una frecuencia central de 2437 MHz, es
decir, frecuencia del canal 6, lo que no quita (si leyeron la tesis), que pueda ser usada en los
otros canales, ya que el espectro de frecuencias ISM está asegurado dentro de las frecuencias
de corte superior e inferior de esta antena.
Lo primero que se debe hacer es leer completo este documento (Apendice A), entender e
investigar, para lograr realizar con éxito este proyecto.
A.2
Teorı́a de la Antena ”Guı́a de Ondas”
Dentro del tubo que hace de guı́a de ondas distinguiremos tres ondas distintas. Las denominaremos Lo, Lc y Lg.
Lo es la onda de la señal de microondas al aire libre, o Lo (mm) = 300 / [ f (GHz) ]. Lc es
la onda del extremo más bajo de la frecuencia, que depende solamente del diámetro del envase
57
Figura A.1 Antena Guia de Ondas
Figura A.2 Dimensiones de Antena Guı́a de Ondas
que hará de guı́a de onda: Lc = 1,706 x D Lg es la onda estacionaria dentro del envase, y es
una función de Lo y Lc.
Una guı́a de ondas (el envase de papas fritas) con un extremo cerrado actúa de manera
parecida a un cable coaxial haciendo cortocircuito. La señal de microondas entra en el envase,
se refleja en el fondo, y forma lo que se conoce como ”onda estacionaria” cuando las señales
entrantes y las reflejadas entran en contacto, estas forman una señal que se amplifica o debilita.
58
Figura A.3 Señal que se amplifica y debilita
Si con una sonda midiésemos la onda que entra y discurre a lo largo del envase, registrarı́amos unos valores máximos y mı́nimos cada cierto intervalo. Al chocar la onda en el
fondo del envase, este valor serı́a cero; y lo mismo ocurrirı́a cada
alcanzará a
Lg
4
Lg
.
2
El primer máximo se
de distancia del fondo del envase. Este es el lugar ideal para colocar la salida
hacia el coaxial. Como se podrá apreciar, la zona del máximo es bastante plana, ası́ que el
lugar de la salida no necesita calcularse milimétricamente. Es importante recalcar que la onda
estacionaria no es igual a Lo. Los tubos de guı́a grandes pueden llegar a ser casi equivalentes
al aire libre, donde Lg y Lo son prácticamente iguales; pero cuando el diámetro del tubo disminuye, Lg comienza a incrementar hasta que llega un punto en que se hace infinito, que se
corresponde con el diámetro del envase donde la señal de microondas no llega a entrar siquiera
en el tubo. Por lo tanto, el envase ”Guı́aOndas” actúa como un filtro High Pass que limita la
longitud de onda Lc = 1.706 x D. Lo puede ser calculado a partir de la frecuencia nominal: Lo (
mm ) = 300/[f (GHz) ]. Los valores inversos de Lo, Lc y Lg forman un triángulo de rectángulo
donde se puede aplicar el teorema de Pitágoras:
( L1o )2 = ( L1c )2 + ( L1g )2
Despejando, nos queda que:
Lg =
1
SQR L1
o
2
−
1 2
Lc
En el envase, el conector N está situado en el punto de máximo, que está a
Lg
4
de distancia
del fondo. La altura total del tubo se selecciona de manera que el próximo máximo coincida
con el extremo abierto del envase, a 43 Lg del fondo.
59
A.3
Construccio de la Antena
Luego de esto, es necesario reunir ciertos elementos y herramientas que utilizaremos para
la construcción de la antena. Ası́ podemos resumir la lista en la siguiente imagen;
Figura A.4 Lista de Articulos
Después de comprar las papas fritas Krispo Gigante, y obviamente vaciar el interior del
envase, procedemos con el pie de metro, a medir desde el fondo del envase para marcar con un
lápiz de tinta permanente Pentel M10 por ejemplo, el centro para hacer la perforación e instalar
ahı́ el Conector N Hembra Panel. Siempre se debe tener en cuenta las medidas correspondientes, se debe utilizar un pie de metro.
Figura A.5 Ubicacion del Conector N hembra Panel
60
Medir el diámetro de la base del conector y marcar la perforación con una reglilla. Determinar el punto centro es muy importante como lo podrá apreciar al terminar la secuencia de
imágenes.
Figura A.6 Conector N hembra panel
61
A continuación, medir el largo de la guı́a desde el fondo y marcar con el lápiz de tinta
permanente. La medida para este caso es para el Canal 6 equivalente a 2,437 GHz. Con un
corta-cartón cortar el envase. Al momento de cortar el cartón tenga cuidado que este se puede
deformar, tenga PAZ-CIENCIA.
Figura A.7 Medicion de Corte
Después corte unos 20 mm desde la boca del pedazo restante es decir del lado en donde se
pone la tapa plástica del envase y haga un corte transversal luego aplique Cemento Caucho a
esta pieza y al extremo de la Guı́a.
Figura A.8 Corte de Tapa
Pegar como indica la imagen y fijar con unas pinzas para ropa. Mientras el cemento caucho
seca, con un cautil de unos 80 Watt bien caliente comience a hacer la perforación quemando
desde el centro hacia fuera en la marca que corresponde a la perforación de la base del conector.
Hágalo con mucho cuidado para no dañar la Guı́a. Este paso también lo he realizado utilizando
un taladro con una broca de la medida del conector y mucho cuidado.
En las imágenes de izquierda a derecha podemos apreciar la perforación hecha con el cautil, se debe sacar con cuidado las rebabas de cartón quemado, se puede apreciar como queda
62
Figura A.9 Pegar Tapa
dispuesto el conector y como se debe considerar el largo del elemento radiante de 1,5 mm de
diámetro.
Figura A.10 Perforación Envase
El material para este elemento puede ser cobre o bronce y la soldadura debe ser de buena
calidad no utilice pasta para soldar. Corte el largo efectivo del elemento radiante utilice el pie de
metro y un buen alicate cortante, acto seguido con alcohol limpie todo el Flux de la soldadura,
el conector debe quedar limpio, es muy fácil que las microondas se atenúen o cortocircuiten
por causa de la suciedad.
Figura A.11 Instalación de Conector
Con cianocrilato (Súper Bonder o La Gotita) impregne el canto de la perforación, cuando el
cianocrilato se seque esto sellará el cartón y este no absorberá humedad en ese punto, también
63
agregue cianocrilato por el borde del conector enseguida péguelo y déjelo fraguar unos 15
minutos, el conector quedará como se aprecia en la imagen central solamente pegado en su
base y el flange estará separado un milı́metro aproximadamente. Ya a estas alturas de nuestro
trabajo podemos decir que tenemos una guı́a de ondas y solo falta darle la terminación.
Figura A.12 Aplicacion de Cianocrilato
Aplique pegamento epóxico o en su defecto silicona, por el contorno del flange del conector
con una espatulita de madera asegurándose que penetre bien bajo el flange, al momento que el
pegamento aparezca por las perforaciones del flange, quiere decir que se ha llenado el espacio
entre el cartón y el flange, deje fraguar por unos 30 minutos. También se puede apreciar que el
pin axial del conector (el contacto del medio) esta en lı́nea con la marca que hiciéramos en un
comienzo con el lápiz de tinta permanente.
Figura A.13 Aplicaion de Pegamento Epoxico
Listo y a realizar nuestras primeras pruebas. Primero establezca contacto con una estación
distante unos 100 mts en lo posible con la antena original que trae su adaptador wireless o una
antena de
1
2
onda, de este modo podrá ver la señal en dBd. Después cambie la antena por la
guı́a de ondas y vea la señal que obtiene. La ganancia será la diferencia en dBd entre al antena
de
1
2
onda y la guı́a de ondas
64
Figura A.14 Ubicacion de Antena
En tanto la siguiente figura muestra como se dispondrı́a a conectar nuestra antena Krispo a
adaptadores wireless del tipo PCI y PCMCIA respectivamente.
Figura A.15 Conexion de Antena
65
Referencias
[1] Matthew Gast,802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide Reading, MA: Editorial
O’Reilly. 2002.
[2] Ron Olexa,Implementing 802.11, 802.16 and 802.20 Wireless Networks Reading,
MA:Editorial Elsevier. 2005.
[3] Stewart S. Miller,Wi-Fi Security Reading,MA:Editorial Mc-Graw Hill. 2003.
[4] Frank Ohrtman,Wi-Fi Handbook: Building 802.11b Wireless Networks Reading,MA:Editorial McGraw-Hill. 2003.
[5] Raymond J. Smith,WiFi Home Networking Reading,MA:Editorial McGraw-Hill. 2003.
[6] http://www.ieee.com
[7] http://grouper.ieee.org/groups/802/11/index.html
[8] http://www.timesmicrowave.com
[9] http://www.mendoza-wireless.net.ar/hardware/antenas/calculo.php
[10] http://www.chilewireless.cl
[11] http://www.chilewireless.cl/tutoriales/antena/kryzpo.htm
[12] http://www.cq-radio.com
[13] http://www.wikipedia.org
[14] http://www.sevillawireless.net/
[15] http://www.solred.com.ar/lu6etj/tecnicos/fmeprop/fmeprop.htm
[16] http://www.cienciafacil.com/paghistoriaradio.html
[17] http://www.sss-mag.com/sstopics.html
[18] http://www.dlink.com
66
[19] http://www.hyperlinktech.com/
[20] http://debaser.ath.cx/atroz/docs/antenas/cantenna/
[21] http://www.utpl.edu.ec/blog/voip/files/2008/02/voip.ppt