1. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TAMAULIPAS.
FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS.
INGENIERÍA EN TELEMÁTICA.
SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN II.
ANALÁSIS Y PROPUESTA DE REESTRUCTURACIÓN DE LA RED
INALÁMBRICA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS EN LA
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TAMAULIPAS.
ALUMNO: OMAR VALENTÍN LEDEZMA GARCÍA.
PROFESOR: DR. JOEL GUTIEREZ LOZANO.
CIUDAD VICTORIA, TAMAULIPAS A 21 DE NOVIEMBRE DEL 2012.
2. ABREVIATURAS.
F.I.C.: Facultad de Ingeniería y Ciencias.
WLAN: Wireless Local Area Network.
AP: Access Point .
GHz: Giga Hertz.
RF: Radio Frecuencia,
U.A.: Unidad Académica.
TI: Tecnologías de la Información.
HTTP: Hipertext Transfer Protocol.
IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineers.
MAC: Medium Access Control.
DSSS: Direct-sequence Spread Spectrum.
OFDM: Orthogonal Frequency-division multiplexing.
GB: Giga Bytes.
SINED: Sistema Nacional de Educación a Distancia.
CAUCE: Centro de Apoyo Universitario Para la Creatividad y la Enseñanza
3. 1
ÍNDICE.
I.-INTRODUCCIÓN. ............................................................................ 2
II.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. .......................................... 3
III.-ANTECEDENTES. ......................................................................... 4
IV.-OBJETIVOS E HIPÓTESIS. .......................................................... 6
4.1 OBJETIVOS. ............................................................................................................................................. 6
4.1.1Objetivo general ............................................................................................................................. 6
4.1.2Objetivos específicos. .................................................................................................................... 6
4.2 HIPÓTESIS ............................................................................................................................................... 6
V.-MÉTODOS. ..................................................................................... 7
5.1 MODELOS DE PROPAGACIÓN................................................................................................................... 7
5.1.1 Modelo Okumura-Hata. ................................................................................................................ 8
5.2 ESTÁNDARES DE WLAN. ........................................................................................................................ 9
5.3 CANALES. .............................................................................................................................................. 11
5.4 INSTALACIONES FÍSICAS DE LA F.I.C. ................................................................................................... 13
5.5 EQUIPOS DE LA F.I.C. .......................................................................................................................... 16
5.6 SOFTWARE. ........................................................................................................................................... 17
VI.- RESULTADOS. ...........................................................................18
6.1 APLICACIÓN DEL MODELO OKUMURA-HATA......................................................................................... 18
VII.- CONCLUSIONES. ......................................................................20
VIII.-BIBLIOGRAFÍA. .........................................................................21
IX.- ANEXOS. .....................................................................................22
4. 2
I.-INTRODUCCIÓN.
Las necesidades de la sociedad hoy en día, requieren el uso de las tecnologías
para llevar a cabo sus actividades diarias, sea para trabajo, estudio o
entretenimiento. La necesidad de estar comunicado mediante dispositivos móviles
aumenta día a día y es ahí donde toma fuerza el contar con una estructura
inalámbrica que satisfaga la comunicación.
El siguiente documento, presenta un análisis de la estructura que posee la
Facultad de Ingeniería y Ciencias (F.I.C.) en lo que se refiere a la red inalámbrica
o Wireless Local Area Network (WLAN). Se analiza el por qué la deficiencia en el
servicio de esta red estudiando cómo es que está conformada la distribución de
los Acces Points (AP), los factores principales de interferencia mediante un Site
Survey.
Se aborda las posibles causas de interferencia en la propagación de la señal, al
presenciar las interferencias naturales y artificiales. Se presenta una descripción
del cómo puede afectar la mala instalación y configuración de los AP’s que brindan
la cobertura inalámbrica, basándose en lo que marca los estándares 802.11 y los
inconvenientes del operar en una frecuencia libre como lo es la frecuencia de 2.4
GHz.
Todo esto basándose en el análisis de estudio y aplicación de modelos de
propagación de señal para ambiente exterior; para este caso de estudio se toma el
modelo Okumura-Hata que es un modelo matemático probado para entornos de
comunicaciones móviles desarrollado en Japón y ampliamente utilizado en Europa
para estimar las pérdidas de propagación entre una antena transmisora y una
antena receptora móvil. En este trabajo su uso se plantea para un ambiente móvil
sub-urbano, dadas las características físicas de la F.I.C.
5. 3
II.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
La Facultad de Ingeniería y Ciencias (F.I.C.) de la Universidad Autónoma de
Tamaulipas (U.A.T.) cuenta desde hace tiempo con un servicio deficiente de
cobertura inalámbrica del cual el personal que habita esta escuela ha venido
reportando y presentando quejas por el mal servicio que se brinda en este
aspecto. Principalmente, las quejas han surgido porque existen zonas las cuales
no están cubiertas al 100% para poder brindar servicio de red inalámbrica.
Dado que es una escuela a nivel superior en la cual tanto el alumno como el
profesor, así como el personal administrativo de la misma requieren uso de una
conexión inalámbrica para acceder a internet, es necesario contar con una muy
buen esquema de cobertura y acceso que permita trabajar acorde a las
necesidades de los usuarios. Generalmente este tipo de servicio es para en su
mayor parte poder brindar un acceso en las aulas ó áreas de estudio.
En el segundo semestre del 2011 se realizaron estudios de análisis de espectro de
radiación como trabajo correspondiente a la materia de Comunicaciones
Inalámbricas (M.IT18.040) de la carrera de Ingeniería en Telemática impartida en
esta misma facultad y de los cuáles se concluyó que no existía una cobertura
aceptable para permitir que todos los alumnos y profesores en las aulas que
desearan acceso inalámbrico lo hicieran, además de que en ciertos casos no se
podía lograr una asociación entre el punto de acceso y el dispositivo portátil que
se deseaba conectar, causando un grado de molestia en el usuario. El problema
fue la falta de difusión acerca de que el área de soporte técnico de la F.I.C. es la
correspondiente para configurar los dispositivos que desearán conectarse a la red
inalámbrica en ese entonces. De toda la gran extensión de esta facultad, solo la
biblioteca mostró ser un buen lugar para lograr el acceso hacia internet de forma
inalámbrica.
En la actualidad (2012) después de haber realizado un intento de solución a este
problema, se sigue presentando reclamo por un mal servicio; si bien es cierto que
para un área extensa como lo es la FIC se podría pensar que se requieren varios
equipos (puntos de acceso) para alcanzar a cubrir toda o la mayor parte de la
misma, es importante saber que una buena planeación ayudaría a resolver la
problemática que se tiene actualmente, por lo que cuestiones como ¿qué zonas se
desea cubrir?, ¿con qué recurso se cuenta?, ¿qué se puede catalogar como un
obstáculo a la propagación de la onda?, son una buena forma de detectar en que
está fallando. La F.I.C. no posee una buena administración de la red inalámbrica,
por ende es imposible que haya tenido una planeación para implementar algún
esquema de cobertura inalámbrica que satisfaga a las necesidades de los
usuarios de esta.
6. 4
III.-ANTECEDENTES.
3.1 Componentes Físicos.
La Facultad de Ingeniería y Ciencias ubicada en ciudad victoria, cuenta con 9
access points, distribuidos geográficamente para poder proveer de internet
inalámbrico a los estudiantes de dicha Facultad. (Rodriguez, 2011). De los cuáles
su distribución era la siguiente:
LUGAR DE UBICACIÓN. CANTIDAD DE AP.
Biblioteca 1
Cubículo de maestros 1
Edificio B 1
Control de cámaras 1
Incubadora de negocios 1
Edificio E 1
Ceprodavi 1
Geomática 1
Laboratorio de Telemática 1
Cuadro 1.- Distribución geográfica de los puntos de acceso en la FIC 2011.
El AP ubicado en el edificio E, duro sin funcionar poco más de 2 años sin ser
reemplazado, según informes del área de soporte técnico.
Esto es un indicador de que la red inalámbrica carecía de importancia para la
administración y la razón del por qué se mantuvo sin servicio cuatro edificios de
salones (Edificio E, F, G y área de laboratorios).
Conocer el lugar donde se está trabajando es muy importante, así como la
cantidad de usuarios a los que se les brindará el servicio, “Implementar una WLAN
que saque el mejor provecho de los recursos y entregue el mejor servicio puede
requerir de una planificación cuidadosa. Las WLAN pueden abarcar desde
instalaciones relativamente simples a diseños intrincados y muy complejos.”
(Cisco Systems, 2008), esto quiere decir que una planificación bien definida no
tiene por qué generar problemas, si se sigue un plan de diseño que permita
estructurar de buena forma la topología de la WLAN en la F.I.C., los problemas se
pueden reducir de gran medida e incluso desaparecer, siempre y cuando la
administración de la red lleve una adecuada labor.
La meta principal del Site Survey de RF es proveer suficiente información para
determinar el número y ubicación de los Access Points que provean la adecuada
cobertura a través del edificio. Un Site Survey de RF adicionalmente detecta la
7. 5
presencia de interferencia proveniente de otros orígenes (microondas, teléfonos
inalámbricos) que pueden degradar el performance de la Red de Área Local
Inalámbrica. (ACTECH NETWORK EXPERTS, 2007). Conocer el sitio donde se
implementará una WLAN, es parte fundamental en la planificación, este proceso
llamado Site Survey (Estudio del Sitio) de RF (Radio Frecuencia) cuando se
realiza resulta de gran ayuda para la el diseño de la topología o en su defecto
generar un rediseño de la misma. Toda buena planeación genera un buen
resultado, y para ayudar a tener un servicio de WLAN, dentro de la de Dirección
General de Innovación Tecnológica (D.I.T.), ubicado en el Centro Universitario
Victoria, existe un departamento que es encargado de brindar asesoría para el
diseño e implantación del servicio de red inalámbrica en la U.A.T., dentro del
Centro Universitario Victoria, las facultades que poseen un servicio con asesoría
por parte del D.I.T. son: Facultad de Comercio y Administración Victoria, U.A.M.
Ciencias, Educación y Humanidades, U.A. de Trabajo Social y Ciencias para el
Desarrollo Humano, así como muchas otras áreas dependientes de la
Universidad. Todas las facultades mencionadas operan de buena manera, según
reportes de la D.I.T. Actualmente la U.A. de Derecho y Ciencias Sociales así como
la Facultad de Enfermería Victoria han solicitado el apoyo para que se le brinde un
servicio como a las escuelas antes mencionadas ya que actualmente no cuentan
con el esquema de implementado actualmente, en el caso de la Facultad de
Enfermería Victoria se debe a que recientemente se cambió de ubicación
geográfica.
La F.I.C. cuenta con un diseño propio de WLAN, es decir que esta escuela optó
por un diseño creado dentro de la misma. En abril del 2004, la D.I.T. envió una
propuesta a la administración de esta escuela, plasmándoles un diseño de WLAN
acorde a las necesidades de aquel tiempo, propuesta que no se tomo en cuenta
para implementarla.
8. 6
IV.-OBJETIVOS E HIPÓTESIS.
4.1 Objetivos.
4.1.1Objetivo general
-Realizar un análisis y comparación de los modelos de propagación de
señal para ambiente exterior.
4.1.2Objetivos específicos.
-Realizar un análisis de la estructura inalámbrica de la Facultad de
Ingeniería y Ciencias.
-Generar un estudio en base a un modelo de propagación que permita
reestructurar el esquema implementad.
-Analizar las fuentes de interferencia en la propagación de la señal así
como las causas de deficiencia o nula señal en diversas áreas.
4.2 Hipótesis
El análisis de los modelos de propagación permitirá desarrollar un esquema
idóneo para la red inalámbrica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias.
9. 7
V.-MÉTODOS.
5.1 Modelos de propagación.
En orden de estimar los parámetros de señal exactos para sistemas móviles, es
necesario estimar las características de los sistemas de propagación. El análisis
de propagación brindará una buena estimación inicial de las características de la
señal (Sarkar, Ji, Kim, Medouri y Salazar, 2003.). El análisis de propagación de la
señal permite estimar la pérdida y comportamiento de la señal transmitida en un
sistema de comunicaciones móvil; pese a que existen diversos modelos de
propagación en el cual su diseño es para entornos móviles de área extensa, esto
en comparación con la estructura física de la F.I.C. Después de analizar y
comparar se realizó una clasificación de modelos de propagación como lo muestra
la figura 12.
Figura 12.- Clasificación de los modelos de propagación.
Como se observa en la clasificación presentada, existen dos escenarios: outdoor e
indoor, es decir ambiente exterior y ambiente interior, siendo la diferencia que el
segundo se enfoca a cómo se comporta la propagación de señal dentro de
construcciones, edificios principalmente. Por otro lado el outdoor o ambiente
exterior se refiere al comportamiento de la señal fuera de toda construcción,
contemplando todo lo que pueda presentar un entorno exterior.
10. 8
La Figura 12, solo hace referencia a los modelos outdoor, y la razón es porque el
estudio realizado para analizar la propagación de la señal fue precisamente un
modelo para ambiente exterior, específicamente el modelo Okumura-Hata.
5.1.1 Modelo Okumura-Hata.
Este modelo se basa en un conjunto de medidas efectuadas en Japón que
proporcionaron una serie de curvas de intensidad de campo parametrizadas para
distintas alturas de las antenas de las estaciones base. (Sallent, Valenzuela y
Agustí, 2003.).
Pese a ser un modelo empírico ha tenido una amplia aceptación en Europa ya que
gracias a los aspectos que ha tomado en cuenta se comprobó que ayuda a
predecir el comportamiento de la señal en las ciudad europeas. Por lo tanto se
optó por tomar este modelo para aplicarlo al entorno analizado de este trabajo.
Las ecuaciones de este modelo son las siguientes.
L= 69.55 + 26.16 log f – 13.82 log ht - a(hm) + (44.9-6.55 log ht) *log d
Donde:
f = frecuencia de portadora (en MHz)
ht = altura de antena emisora BS (en m.)
d = distancia de propagación entre antenas (en km)
a(hm) = factor de corrección para la altura del la antena receptora (dispositivo móvil) (en
m.)
hm = altura de la antena receptora sobre el suelo (en m.)
Factor de corrección a(hm).
Cd. Pequeñas y medianas.
a(hm) = (1.1log f – 0.7)hm - (1.56log f – 0.8)
Cd. grandes. Para f< 300MHz
a(hm) = 8.29[(log (1.54hm)]2 – 1.1
Cd. Grandes. Para f> 300MHz
a(hm) = 3.2[log (11.75hm)]2 – 4.97
11. 9
Debido a que el escenario que se analiza no entra en clasificación de ciudad y que las
fórmulas anteriores son para entornos urbanos, el resultado de L se adecua para un
entorno sub-urbano mediante la siguiente fórmula.
L = L (urbano) – 2[log (f/28)]2 – 5.4
5.2 Estándares de WLAN.
Es fundamental conocer como se trabaja en una WLAN hablando en el aspecto de
protocolos y/o estándares. Partiendo de ahí se conocerá si los recursos que se
tienen son ideales para los buenos desempeños de la red al igual que se permite
entender de qué manera una WLAN puede operar de buena manera, dando
satisfacción al usuario final.
802.11 es un estándar IEEE que define cómo se utiliza la radiofrecuencia (RF) en
las bandas sin licencia de frecuencia médica, científica e industrial (ISM) para la
Capa física y la sub-capa MAC de enlaces inalámbricos. (Cisco Systems, 2008).
Dado la necesidad cada vez mas de la utilización de dispositivos inalámbricos y
las soluciones que pueden aportar en muchos lugares y formas de trabajo en la
vida cotidiana, la IEEE desarrolló diversos estándares que son con los que
actualmente se trabaja para desarrollar equipos y/o aplicaciones que funcionen de
forma inalámbrica.
Las tasas de datos de los diferentes estándares de LAN inalámbrica están
afectadas por algo llamado técnica de modulación. Las dos técnicas de
modulación comprendidas en este curso son: Espectro de dispersión de secuencia
directa (DSSS) y Multiplexación por división de frecuencias octagonales (OFDM).
Existen diversas variantes del estándar 802.11, las cuales son:
802.11a
El IEEE 802.11a adoptó la técnica de modulación OFDM y utiliza la banda de 5
GHz.
Los dispositivos 802.11a que operan en la banda de 5 GHz tienen menos
probabilidades de sufrir interferencia que los dispositivos que operan en la banda
de 2,4 GHz porque existen menos dispositivos comerciales que utilizan la banda
12. 10
de 5 GHz. Además, las frecuencias más altas permiten la utilización de antenas
más pequeñas.
Existen algunas desventajas importantes al utilizar la banda de 5 GHz. La primera
es que, a frecuencia de radio más alta, mayor es el índice de absorción por parte
de obstáculos tales como paredes, y esto puede ocasionar un rendimiento pobre
del 802.11a debido a las obstrucciones. El segundo es que esta banda de
frecuencia alta tiene un rango más acotado que el 802.11b o el g. Además,
algunos países, incluida Rusia, no permiten la utilización de la banda de 5 GHz, lo
que puede restringir más su implementación.
802.11b y 802.11g
802.11b especificó las tasas de datos de 1; 2; 5,5 y 11 Mb/s en la banda de 2,4
GHz ISM que utiliza DSSS. 802.11g logra tasas de datos superiores en esa banda
mediante la técnica de modulación OFDM. IEEE 802.11g también especifica la
utilización de DSSS para la compatibilidad retrospectiva de los sistemas IEEE
802.11b. El DSSS admite tasas de datos de 1; 2; 5,5 y 11 Mb/s, como también las
tasas de datos OFDM de 6; 9; 12; 18; 24; 48 y 54 Mb/s.
Existen ventajas en la utilización de la banda de 2.4 GHz. Los dispositivos en la
banda de 2,4 GHz tendrán mejor alcance que aquellos en la banda de 5 GHz.
Además, las transmisiones en esta banda no se obstruyen fácilmente como en
802.11a.
Hay una desventaja importante al utilizar la banda de 2,4 GHz. Muchos
dispositivos de clientes también utilizan la banda de 2.4 GHz y provocan que los
dispositivos 802.11b y g tiendan a tener interferencia.
802.11n
IEEE 802.11n fue pensado para mejorar las tasas de datos y el alcance de la
WLAN sin requerir energía adicional o asignación de la banda RF. 802.11n utiliza
radios y antenas múltiples en los puntos finales, y cada uno transmite en la misma
frecuencia para establecer streams múltiples. La tecnología de entrada
múltiple/salida múltiple (MIMO) divide un stream rápido de tasa de datos en
múltiples streams de menor tasa y los transmite simultáneamente por las radios y
antenas disponibles. Esto permite una tasa de datos teórica máxima de 248 Mb/s
por medio de dos streams.
13. 11
5.3 Canales.
El estándar IEEE 802.11 establece el esquema de canalización para el uso de las
bandas ISM RF no licenciadas en las WLAN. La banda de 2.4 GHz se divide en 11
canales para Norteamérica y 13 canales para Europa. Estos canales tienen una
separación de frecuencia central de sólo 5 MHz y un ancho de banda total (u
ocupación de frecuencia) de 22 MHz. El ancho de banda del canal de 22 MHz
combinado con la separación de 5 MHz entre las frecuencias centrales significa
que existe una superposición entre los canales sucesivos. Las optimizaciones para
las WLAN que requieren puntos de acceso múltiple se configuran para utilizar
canales no superpuestos. Si existen tres puntos de acceso adyacentes, utilice los
canales 1, 6 y 11. Si sólo hay dos, seleccione dos canales cualesquiera con al
menos 5 canales de separación entre ellos, como el canal 5 y el canal 10. Muchos
AP’s pueden seleccionar automáticamente un canal basado en el uso de canales
adyacentes.
Como lo muestra la siguiente figura, los canales ideales para trabajar en un
ambiente de 2.4 GHz son el 1,6 y 11 ya que son los canales que no interfieren
entre sí.
Figura 1.- Gráfico de canales para la región de Norteamérica.
Lo ideal en una estructura inalámbrica es evitar la interpolación o interferencia que
se pueda llegar a generar al tener AP’s de forma continua o adyacente. Es
recomendable conocer bien los lugares donde se colocará algún AP, esto
precisamente será de mucha ayuda al momento de formar una “estructura celular”,
es decir, si cada AP cuenta con un patrón de radiación, a cada patrón se le puede
considerar como célula, siendo el AP el punto central de dicha célula. Al tener una
red de infraestructura, se tendrán tantas células como tantos AP’s estén.
14. 12
Figura 2 .- Patrón de radiación sin interferencias entre canales.
La figura nos muestra de manera gráfica, como es que se puede lograr generar un
patrón de radiación sin que los canales interfieran entre sí. Aunque solo sea una
figura ilustrativa, puede servir para brindar la idea de cómo se pretende establecer
la estructura de WLAN, hablando ya en el punto de operación e intentando evitar
la interferencia que entre canales se pueden llegar a crear.
Actualmente la F.I.C. cuenta con una configuración de sus diversos AP’s en una
forma la cual cada AP elige el canal para transmitir de manera automática. Cada
equipo elige el canal de acuerdo a la baja congestión que este detecte, de esta
manera se puede tener cualquier canal que vaya del 1 al 11. En teoría puede
servir si es que se tiene mucha congestión en los canales idóneos (1,6 y 11), mas
sin embargo esto puede ocasionar interferencia entre canales, dado que no existe
un control de que canal se tendrá para transmitir.
El cuadro 4, muestra como está la distribución de los canales de transmisión
dentro de la F.I.C.
15. 13
LUGAR DE CANTIDAD DE CANAL CANAL
UBICACIÓN. AP. (Abril) (Noviembre)
Biblioteca 1 11 7
Cubículos de 1 7 8
maestros
Control de cámaras 1 10 4
Centro de cómputo 1 1 6
Incubadora de 1 4 11
negocios
Edificio E 1 8 9
Centro de Educación 1 8 6
Continua
Geomática 1 8 3
Laboratorio Cisco 1 7 11
Dirección 1 9 11
SINED 1 - 6
Cuadro 2.- Distribución geográfica de los puntos de acceso en la F.I.C. (2012).
5.4 Instalaciones Físicas de la F.I.C.
Las instalaciones de la F.I.C. cuentan con diversos jardines entre cada edificio,
además que es una escuela demasiado amplia y que cuenta con la presencia de
muchos árboles. En sus edificios presenta estructuras de metal y concreto,
materiales que poseen alta capacidad de absorción de señal, provocando la
degradación de la misma.
16. 14
Figura 3 .- Explanada de la F.I.C.
Es de suma importancia al realizar un análisis de sitio o site survey, conocer las
características de las edificaciones en el punto a analizar. En esta escuela como
punto importante se encuentra la presencia de amplia vegetación y de materiales
de construcción que absorben de manera importante la señal.
Existen diversos fenómenos de propagación de la señal, los cuales influyen en el
momento de transferir o transmitir alguna señal de información, en este caso las
señales que se emiten desde los distintos AP’s.
En cualquier sistema de comunicaciones se debe aceptar que la señal que se
recibe deferirá de la señal transmitida debido a varias adversidades y dificultades
sufridas en la transmisión, W. Stallings (2004).
Es por ello que un estudio de los diversos fenómenos de propagación que se
puedan llegar a tener en esta escuela servirán para mejorar y reestructurar el
esquema implementado de WLAN. Entre muchos fenómenos existen: Reflexión,
Refracción, Desvanecimientos, Atenuaciones, etc.
La reflexión es un fenómeno es de mucha importancia en un entorno inalámbrico,
el cual es provocado ya que una onda que intenta pasar sobre algún objeto o
material no lo logra y rebota tomando otra dirección. La diferencia a la refracción
consiste en que la primera genera un ángulo de reflexión, es decir si la señal viaja
en un ángulo de 45° al rebotar en algún material provocara que tome otro curso
pero en el mismo ángulo de 45°. Por su parte la refracción no, esta si logra
atravesar el material pero sufre un ligero desfase una vez atravesado el objeto,
más sin embargo si toma otra dirección pero no de la manera que lo provoca la
reflexión.
Otro fenómeno presente son los desvanecimientos, que no son más que la
pérdida de señal de forma gradual ocasiona por reflexiones que sufre en su
trayecto. Es necesario que la distancia entre las antenas sea lo más ya que entre
más grande sea la distancia entre ellas, más diferente será la célula de cobertura
de cada antena. Y si estas células de cobertura llegan a ser diferentes, se pueden
presentar pérdidas de señal o un pobre rendimiento.
17. 15
Las instalaciones o construcciones (figuras 4, 5 y 6) tienen mucho que ver con el
hecho de que la señal se altere o no, como se mencionó antes los materiales
empleados en las construcciones ya sea en paredes, muros, techos son
fundamentales para generar un panorama de que tanta absorción existirá.
El tipo de material definirá la forma de penetrar por parte de la señal, variables
como la delgadez y tipo así como la frecuencia de la señal y la potencia con la
que se transmitió también.
En momento de viajar, cualquier señal es propensa a ser adquirida por un objeto
de metal u otro material.
A principio se redactaba que la F.I.C. posee una inmensa cantidad de árboles
dada su extensión territorial, estos árboles son parte de las interferencias
naturales a las cuales también se les une los rayos del sol dado que los emisiones
varían constantemente provocando interferencias en el aire, medio por el cual
viajan las señales de RF. Otro ejemplo de fuente de interferencia natural es el que
tenemos son las descargas eléctricas de la atmósfera, como los rayos.
Por otro lado, los seres humanos también generan fuentes de interferencia, estas
son conocidas como fuentes artificiales y que no son más que los aparatos
eléctricos, electromagnéticos o mecánicos que se puedan utilizar, ejemplo claro,
los transformadores de energía. Un paso esencial para conocer el sitio de la
facultad, es saber qué tipo de interferencia artificial también está presente. El
siguiente cuadro, muestra la atenuación que poseen diversos materiales en
cantidades aproximadas, extraídos de estudios realizados por parte de Siemens y
en la Universidad Politécnica de Madrid de los cuáles se resalta en el cuadro
siguiente.
Tipo de obstáculo Atenuación
Maderas. 8 dB
Paredes finas. 6-12 dB
Paredes de ladrillo y cemento 10-20 dB
Paredes de cemento armado 20-40 dB
Vidrios y contra-ventanas. 20 dB
18. 16
Metales 30 dB
Arbustos (2-4 m.) 10-15 dB
Árboles (30-40 m.) 30-15 dB
Cuadro 3.- Atenuación de materiales a 2.4 GHz
5.5 Equipos de la F.I.C.
La Facultad de Ingería y Ciencias, cuenta con dos tipos de dispositivos para
brindar la cobertura de WLAN. Estos equipos pertenecen a distintas marcas, las
cuales son : Cisco y TP-LINK.
Cisco Aironet 1200 (figura 7) es el modelo que optó por usar en esta escuela,
dada su buena capacidad y su robustez, son ampliamente recomendados por la
D.I.T.
Por otro lado, con menos capacidades pero que cumplen una buena función, se
encuentra el modelo TP-WA5210G (figura 8) de la marca TP-LINK.
Del modelo Aironet 1200, se cuentan con 8 dispositivos, todos funcionando de
buena manera, caso contrario a los modelos TP-WA5210G, que no funcionan
adecuadamente dado a que se han realizado arreglos para la colocación de
antenas e instalados de forma errónea al no protegerlos al 100%, como se ve en
la figura 10.
Figura 9- Los AP TP-LINK se encuentran sin una protección al no colocarles la tapa
correspondiente
Como se puede apreciar, el entorno de este equipo se nota que existen árboles
alrededor, esto aunado a no protegerlo físicamente y exponerlo al agua o a alguna
19. 17
acumulación de polvo que llegue a perjudicar, representa causas del posiblemente
mal funcionamiento. Otra causa a considerar del por qué no operan debidamente,
es que tanta zona se les ha otorgado para cubrir.
La D.I.T. expone que ha presentado problemas con estos equipos en la U.A.M.
Ciencias, Educación y Humanidades y la U.A. de Trabajo Social y Ciencias para
el Desarrollo Humano ya que han presentado fallas en su firmware y esto
ocasiona que los usuarios no puedan acceder a una conexión inalámbrica estable.
Esto representa una posible causa más al pobre funcionamiento de dichos
equipos.
5.6 Software.
Para el análisis del comportamiento de la red en la F.I.C. se utilizará dos
herramientas de software, las cuales permitirán orientar hacia donde o como esta
la situación actual en la escuela.
La primera es Ekahau HeatMapper (figura 10) que es herramienta libre y nos
permite generar un patrón de radiación de algún lugar a analizar. Brinda la opción
de insertar un mapa o plano y al indicar el recorrido que se hará recolecta datos en
tiempo real generando un esquema de radiación en base a la presencia de calor
obtenida durante el trayecto. Carece de ciertas cosas, pero solo es empleada para
dar un panorama general en el punto de vista técnico.
Otra herramienta es WiFi Analyzer (figura 11) que corre bajo la plataforma
Android y es utilizada en dispositivos móviles como este caso en un Teléfono
Celular HTC Desire A. Esta herramienta cuenta con un medidor de potencia,
permite ver los diversos puntos de acceso y SSID’s así como los canales en que
operan. Además de esto la posibilidad de obtener gráficas que permiten observar
el comportamiento de en cuanto a la potencia transmitida de todos los AP´s que
alrededor se encuentren.
Pese a que estas herramientas son gratuitas, con el uso de ellas se garantiza
tener un panorama más amplio y un punto de vista técnico que complementará el
realizado personalmente al recorrer las instalaciones y presenciar cómo está la
situación actual.
20. 18
VI.- RESULTADOS.
6.1 Aplicación del Modelo Okumura-Hata.
Dadas las fórmulas anteriores y recolectando los datos necesarios, se realizó el
cálculo para estimar la pérdida de propagación, esto se hizo con un equipo TP-
WA5210G ubicado en el control de cámaras. A continuación se presenta el
desarrollo.
F: 2400 MHz
ht: 3.6 m
hm: 1.70 m
d: 0.02 km
Obteniendo el factor de corrección a(hm)
a(hm) = 3.2[log (11.75*1.7)]2 – 4.97
a(hm) = 0.4418
Sustituyendo todos los valores en la fórmula tenemos:
L= 69.55 + 26.16 log 2400 – 13.82 log 3.6 – 0.4418 + (44.9-6.55 log 3.6) *log 0.02
L= 79.7559 dB.
Adecuando los valores para un entorno sub-urbano, se obtiene:
L =79.7559 – 2[log (2400/28)]2 – 5.4
L=66.8826 dB.
En base al resultado obtenido y en comparación con una toma realizada mediante
WiFi Analyzer al mismo AP, se observa que los resultados varían un poco en
cuanto a la estimación de pérdida de la onda, pero aún así ambos resultados
presentan similitudes en el comportamiento de la señal emitida. Para ello la figura
12 muestra el comportamiento en un lapso de tiempo de la señal transmitida por el
AP del control de cámaras. Donde la línea celeste representa la gráfica de la señal
del AP estudiado.
21. 19
Figura 12.- Captura de potencia de transmisión mediante WiFi Analyzer.
Por otro lado, a la misma distancia (20 m) se capturó una imagen que brinda el
sistema interno del equipo, donde presenta la tasa de transferencia en un lapso de
tiempo. Esto junto con las medidas obtenidas en dB, permitirán establecer
parámetros y diseñar el patrón de radación de cada equipo instalado y que este
funcionando dentro de la F.I.C.
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Figura 13.- Gráfica de la tasa de transferencia del AP de control de cámaras.
VII.- CONCLUSIONES.
En base al estudio que se realizó hasta aquí, se ha permitido identificar ciertas
causas del por qué la red inalámbrica de la F.I.C. no brinda una cobertura idónea
para la satisfacción de los usuarios.
El estudio de los modelos de propagación permitió identificar qué modelo se
puede adaptar de forma práctica al escenario planteado para su aplicación, en
este caso el modelo Okumura-Hata fue el seleccionado y trajo resultados útiles
que servirán para la creación de los patrones de radiación.
Al analizar la estructura de la red de la F.I.C., primeramente mediante la
observación de la instalación de la red se realizó sin previo análisis, razón por la
que no se brinda la cobertura en los puntos necesitados. Por otro lado al poder
entrar a la configuración de los equipos se comprobó que no se realizó un análisis
previo ya que al observar la configuración de los canales en los que están
operando los equipos no permiten la creación de un patrón de células que brinden
cobertura y movilidad a los usuarios de esta red.
La cobertura en esta escuela se vuelve más compleja, en primer lugar por la
separación de los edificios, tanto administrativos y aulas, por lo que la potencia
transmitida resulta insuficiente pese a que se cuentan con dos equipos que
brindan cobertura amplia. La elección errónea como punto de instalación refuerza
que las interferencias naturales (árboles) y artificiales (edificios construcciones)
intervengan en el trayecto de la señal y generen como resultado la interferencia
23. 21
VIII.-BIBLIOGRAFÍA.
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24. 22
IX.- ANEXOS.
Figura 4.-Estructura de los salones de clase en la F.I.C.
Figura 5.- Explanada entre salones de clase.
Figura 6.- Jardín entre cubículos de maestros y edificio A.
