DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Suponga que usted va a montar una red en un municipio apartado de nuestro País, usted quiere solucionar un problema de conectividad, el cual padecen los Habitantes del mencionado municipio, la implementación de la solución debe contemplar lo siguiente:

La red que se va a montar es para llevar el servicio de Internet de la cabecera municipal que está a 5 kilómetros de distancia.

Entre la cabecera municipal y el municipio para montar la red hay línea de vista entre las Iglesias que existen en cada uno.

Se debe garantizar que el Internet llegan a todo el pueblo donde no hay Internet, cuyo Perímetro esta en los 500 metros.

No se deben comprar computadores, cada habitante del pueblo tiene el suyo, sólo se debe Adquirir los equipos que permitan irradiar la señal.

Qué tipo de medios transmisión se utilizaran?

Es posible analizar dos opciones de solución para el problema planteado, una más conveniente que otra; De tal manera, se podría realizar la conectividad entre la cabecera municipal y el municipio mediante fibra óptica, sin embargo tomando en cuenta las condiciones propias del problema, esta solución implicaría modificación en infraestructura física, obra civil, y costos más elevados debido al tipo de tecnología, tomando en cuenta lo anterior, la opción más viable, económica y que aprovecha las condiciones topográficas del terreno, contempla la implementación de un radio enlace punto a punto para cubrir los 5 km de distancia entre los puntos, y luego difundir la señal al pueblo mediante un “Acces Point” omnidireccional que garantice la señal a las personas que cuenten con un dispositivo con el cual pueda acceder a internet.

Un radio enlace no requiere gastos adicionales por modificaciones en infraestructura, además los equipos son de menor costo y con una adecuada implementación se puede garantizar la prestación de un buen servicio.

Qué tipo de norma IEEE se utilizará?

Como primera medida se debe de tener en cuenta, que la solución más conveniente corresponde a la implementación inalámbrica del enlace punto a punto, y a la difusión de la señal en el pueblo, actualmente la mayoría de los dispositivos empleados para dar solución a este tipo de problemas cuentan con tecnología “Power over Ethernet” por tal motivo los principales estándares empleados son:

802.11b: Estándar WLAN para la banda de 2,4 GHz.

802.11e: Esta dirigido a los requerimientos de calidad de servicio para todas las interfaces IEEE WLAN de radio.

IEEE 802.3af: Corresponde a la norma para la regulación de dispositivos “Power over Ethernet”, es una tecnología que incorpora alimentación eléctrica a una infraestructura LAN estándar, a través de Ethernet.

Que protocolos utiliza Internet?

Internet utiliza la familia de protocolos TCP/IP, los cuales se encuentran organizados interactivamente para proporcionar una funcionalidad especifica, de esta manera los protocolos de nivel superior se encuentran soportados por otros de nivel inferior.

Con el transcurrir del tiempo internet fue evolucionando y con dicha evolución aparecen nuevos protocolos, sin embargo los principales protocolos TCP/IP empleados por internet son:

Que equipos se deben adquirir?

Con el fin de dar solución a la situación planteada, se propone utilizar 02 Ubiquiti NanoStationM5 para el Radio enlace de 5 Km, y para la difusión de la señal en el pueblo, 01 Antena omnidireccional 17 dBi WTS 360°, 01 AP Ubiquiti Bullet M2 HP 630mW, 01 MikrotTik WTS Micro Server Router.

La elección de los equipos a utilizar, debe ser comprobada antes de su implementación mediante un cálculo aproximado de la situación real, por tanto se debe de tomar en cuenta el presupuesto de potencias del enlace, las pérdidas del medio, perdidas del sistema (Cables y conectores), y una adecuada línea de vista para no alterar de manera significativa la zona de Fresnel.

Radio Enlace de 5 Km: Inicialmente se deben de calcular las pérdidas debido al espacio o FSL, el cual es posible calcular para cualquier distancia y frecuencia mediante la expresión:

FSL=32,45+20 log (d )+20 log ( f )(dB) Donde;

d=Distanciaen Km

f=FrecuenciaenMHz

Calculando para 5 Km y 5 GHz, Frecuencia en la cual se trabajara.

FSL=32,45+20 log (5 )+20 log (5000 )(dB)

FSL=120.408dBaproximando−120dB

Tomando en cuenta que las pérdidas generadas por cables y conectores se encuentran en el orden de los 2 a 10 dB, se asumirá en la solución una pérdida de 3 dB, siendo que los cables no serán de gran distancia, y es lo suficiente para cubrir pequeñas pérdidas generadas por factores externos.

L=3dB ; Perdidaencables y conectore s

Línea de Vista y Zonas de Fresnel: La primera Zona de Fresnel es un volumen elipsoidal alrededor de la línea recta que une el transmisor con el receptor (línea de vista), los elementos que intervengan en mencionada zona afectan la señal, por tanto es importante realizar su cálculo, este es aplicable a situaciones en las cuales existen obstáculos como arboles, edificios etc.

r=17.31√ d1∗d2f∗d ; Donde

r=Radio de la zona enmts .

d1 y d2=Distanciaentre los extremos y el obstaculo .

d=Distancia totalenmts .

f=FrecuenciaenMH z

“En la práctica es suficiente despejar sólo el 60% ó 70% de la primera zona de Fresnel para un enlace aceptable. Las pérdidas respecto a un despeje del 100% son despreciables” (Materiales de apoyo para entrenadores en redes inalámbricas, 2011).

Acuerdo al problema planteado, no se proponen obstáculos que representen una consideración de la zona de Fresnel, por tanto queda indicado su concepto y forma de calcularlo.

Calculo del presupuesto de potencias: El cálculo del presupuesto de potencias permitirá observar si la elección de los equipos es la adecuada, entregando un margen, que debe ser superior o igual a 15 dB, para que el enlace sea considerado estable.

Tomando de la hoja de datos del Dispositivo Ubiquiti NanoStationM2 se tiene:

Los correspondientes -94 dBm corresponden a la sensibilidad del equipo receptor.

Potencia transmisor del Proveedor (Avg.TX) 27 dBmPerdidas en conexiones y cables (L_1) -3 dBGanancia de la Antena Proveedor (Gain_1) 14.6 dBiPerdida en el espacio (FSL) -120 dBGanancia de la Antena Cliente (Gain_2) 14.6 dBiPerdidas en conexiones y cables Cliente (L_2) -3 dB

Nivel de señal recibida (Esperado) -74.8 dB

Para calcular el margen del radio enlace se tiene:

Nivel de señal recibida (Esperado) -74.8 dBmSensibilidad del Cliente -(-94) dBmMargen del Enlace 20 dB

Con 20 dB de margen se garantiza una excelente calidad de radio enlace a los 5 Km, y la red podrá operar a velocidades de 6 – 24 Mbps con los equipos propuestos, sin embargo el margen de potencia se encuentra en el rango para operar a velocidades hasta de 54 Mbps, pero a estas velocidades la calidad de la conexión disminuye.

Como se garantizará que haya señal de Interne en todo el municipio?

La segunda parte de la solución del problema consiste en proponer los equipos necesarios para la distribución de la señal en el pueblo de 500 mts, siendo necesaria la implementación de una estación WISP (Wireless Internet Service Provider).

La señal se garantizara mediante un AP (Acces Point), una antena omnidireccional, y un router administrable que me permita controlar los parámetros de prestación del servicio, las referencias propuestas son:

01 Antena omnidireccional 17 dBi WTS 360°. 01 AP Ubiquiti Bullet M2 HP 630mW. 01 MikrotTik WTS Micro Server Router.

Es posible aumentar el rango de cobertura de los equipos, cambiando la antena omnidireccional por una de mayor ganancia, sin embargo para el caso de aplicación real de este caso, con las capacidades ofrecidas por las presentes referencias, se logra cubrir los 360° del pueblo, garantizando señal para laptop e inclusive para dispositivos más pequeños como tablet y smarphone que no poseen tarjetas de red tan sensibles.

La disposición de los equipos a la llegada del radio enlace en el pueblo se ilustra a continuación: