Proyecto de renovación de la red LAN

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

FACULTAD DE INGENIERA

DIVISIN DE INGENIERA ELCTRICA

Proyecto de renovacin de la red LAN

inalmbrica del Hotel Holiday Inn Express

Puebla

Informe de Actividad Profesional

que para obtener el ttulo de

Ingeniero en Telecomunicaciones

Presenta:

Josafat Amaury Gonzlez Subias

Asesor: M.I. Juventino Cuellar Gonzlez

Mxico, D.F. Junio de 2014

Dedico este trabajo en memoria de mi carnal Arturo Subas Romero.

Agradecimientos

A la institucin

La mayor parte de mi existencia tengo la sensacin de libre albedro y creo que he podido elegir un

camino con base en mis decisiones, sin embargo durante momentos clave percibo algunos toques

determinsticos que me hacen dudar.

Te agradezco ampliamente querida Universidad Nacional Autnoma de Mxico por lo que soy en todo

sentido. Confieso que eres cmplice de mi creacin ya que en tus aulas se forjaron dos jvenes que se

conocieron en el CELE y aos ms tarde me dieron vida. Con las profesiones que les brindaste pude

tener un techo, comida, y sobre todo un par de excelentes maestros. Me viste crecer jugando ftbol en

tus pastos desde antes de saber leer y fuiste testigo de cmo mi voz ya no sonaba como la Goya de los

sbados anteriores. Me enseaste Filosofa, Matemticas, Biologa, Fsica, Literatura y muchas cosas

ms mientras an no terminaba de crecer y todava no me sala barba. Me diste amigos para toda la

vida y un refugio cuando alguna chica me rompa el corazn, imprimiste la gaceta donde le a Neri Vela

y decid estudiar ingeniera en telecomunicaciones, me moldeaste con cada minuto que pas en tus

salones, bibliotecas, gimnasios, espacios culturales y estadio. Con todas y cada una de tus lecciones

dentro y fuera del aula me ensaaste como vivir, me diste la posibilidad de conocer a la veracruzana

que me dio el regalo ms bello en la vida y no conforme con ello me sigues dando lecciones, ya sea en

aplicando tus enseanzas en mi trabajo o en las clases de francs Je me rends compte que tu ne

cesseras jamais de m'instruire!

A mi familia

Doy gracias a dios por brindarme unos paps como Jess y Ana Mara que a pesar de mis mltiples

tropiezos nunca dejan de creer en m y siguen apoyndome, una hermana como Yare que sabe ser una

buena cmplice en la vida, mis dos pares de abuelos que me han brindado su cario incondicional

(Lupita, Pedro, Goya y Arturo), una compaera como Cinthia que sabe tolerar mis excentricidades, un

hijo como Diego Alexander que vino a revolucionar mi mundo (es el oasis en mi desierto) y por resto de

mi familia que an dispersa sabe apoyar en momentos difciles.

A mis asesores

Un agradecimiento especial a mi amigo el Ingeniero Fernando Hernndez ya que sin su apoyo no

hubiera logrado realizar este trabajo y seguir creciendo en lo profesional. De igual forma mi gratitud

infinita por su valioso tiempo y disposicin al Profesor Juventino Cuellar y dems sinodales.

Proyecto de renovacin de la red LAN inalmbrica del Hotel Holiday Inn Express Puebla

ndice

1. Objetivo.........................1

2. Definicin y anlisis del problema ..2

3. Antecedentes.........4

4. Marco terico.........7

4.1 El espectro electromagntico y las telecomunicaciones... 7

4.1.1 Polticas del espectro electromagntico....10

4.2 Redes LAN inalmbricas.......12

4.2.1 Arquitectura de una red LAN inalmbrica.....13

4.2.2 Estndares para redes LAN inalmbricas y su

relacin con el modelo OSI.........15

4.2.2.1 El estndar 802.11 y la capa fsica.....16

4.2.2.2 El estndar 802.11 y la subcapa MAC...21

5. Metodologa.....27

6. Resultados y aportaciones... 32

6.1 Simulacin de la red LAN Inalmbrica....32

6.2 Estudio de sitio... 47

6.3 Evaluacin y anlisis de datos....64

6.4 Propuesta.....76

7. Participacin profesional......................80

8. Conclusiones....84

9. Referencias consultadas....86

10. Anexo........87


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1. Objetivo

Elaborar una propuesta de diseo para el proyecto de renovacin de la red LAN

inalmbrica del Hotel Holiday Inn Express Puebla, mediante un estudio de sitio

que identifique los requerimientos necesarios de la solucin y sirva como marco de

referencia para la instalacin y configuracin de equipos, as como tambin la

puesta en marcha del servicio de Internet inalmbrico (Wi-Fi)1 para huspedes y

empleados del hotel.

Con el propsito de brindar conectividad y movilidad a los usuarios de dispositivos

mviles, como porttiles o telfonos inteligentes, el diseo de la nueva red LAN

inalmbrica debe garantizar el acceso adecuado a Internet con calidad ptima del

servicio en todas las habitaciones y reas comunes que conforman el inmueble.

1 Wi-Fi es un mecanismo de interconexin inalmbrica de dispositivos electrnicos.


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2. Definicin y anlisis del problema

El mundo evoluciona y sigue transformndose vertiginosamente, las formas de

interaccin e inclusive de entretenimiento son distintas a las de hace tan slo una

dcada, estar conectado a Internet en todo momento y en cualquier lugar desde

algn dispositivo mvil es una necesidad para muchas personas. Por otra parte, el

aumento en la disponibilidad de terminales inteligentes, aplicaciones novedosas y

servicios en lnea, hacen que los usuarios permanezcan ms tiempo conectados,

empleando mayor capacidad en las redes y por tanto incrementando cada vez

ms el trfico de datos a travs de las mismas.

Nadie est exento de cambios y menos si stos se refieren al mbito tecnolgico.

En ste caso, el Hotel Holiday Inn Express Puebla inaugurado en el ao 2003, es

una prueba de ello, desde sus inicios implement una red LAN inalmbrica para

brindar servicio de Internet a sus huspedes y despus de 10 aos de operacin,

la infraestructura y diseo originales de la red resultaban insuficientes para cubrir

las necesidades actuales del inmueble. Constantemente se reportaban problemas

de conectividad en algunas reas del hotel, y a pesar de mltiples intentos para

resolver las fallas, los incidentes se presentaban continuamente.

La cadena hotelera Holiday Inn tiene sus propios integradores tecnolgicos. Sin

embargo para el caso del proyecto de renovacin en Puebla dicho personal no

contaba con los conocimientos especficos para realizar un rediseo integral de la


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red inalmbrica, que pudiera garantizar niveles de operacin ptimos; tales como

por ejemplo, el alcance de la cobertura deseada y calidad en la seal. Por tal

motivo, la labor del integrador en este proyecto fue proponer, proveer e instalar el

equipo necesario para la solucin, y el diseo de la nueva red inalmbrica qued

en manos de la empresa Roland Consulting de Mxico.

La necesidad de renovar la red inalmbrica del Holiday Inn Express Puebla es una

clara muestra de la gran importancia que han tomado las comunicaciones sin

cables en nuestros das. Bajo esta premisa, el hotel no slo obtuvo la posibilidad

de mejorar su servicio de Internet, sino que tambin abri la ventana a un mundo

nuevo en las telecomunicaciones modernas donde computadoras, televisores y

diversos dispositivos se pueden comunicar entre s a travs del aire.


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3. Antecedentes

A raz del surgimiento de Internet diversos paradigmas entorno al desarrollo

tecnolgico de las telecomunicaciones modernas evolucionaron, y hoy en da se

puede hablar de convergencia de servicios de voz, video y datos dentro de una

misma red. Como resultado de esas transformaciones estamos inmersos en la era

de la sociedad de la informacin2, donde cada da surgen ms personas que por

diversos motivos necesitan estar todo el tiempo en lnea. Para estos adeptos a la

informacin, la comunicacin a travs de cables no es una alternativa ya que

necesitan obtener datos desde su computadora porttil, tableta, telfono

inteligente y cualquier otro dispositivo que tenga acceso a Internet sin estar atados

a alguna infraestructura de comunicaciones en particular, para dichos usuarios

mviles la comunicacin inalmbrica es la respuesta.

Segn sea el caso, la tecnologa inalmbrica puede ofrecer algunas ventajas

notables, inclusive en dispositivos fijos. Un ejemplo de ello es el hecho de que la

comunicacin digital inalmbrica moderna se iniciara en las islas de Hawaii, donde

debido a las condiciones geogrficas un sistema telefnico cableado era ineficaz.

Sin hacer un anlisis muy complejo es sencillo percatarse de la creciente

popularidad de las redes inalmbricas. En la Ciudad de Mxico, por ejemplo, basta

2 La nocin del trmino sociedad de informacin fue introducida por primera vez en 1973 por el socilogo

estadounidense Daniel Bell en su libro El advenimiento de la sociedad post-industrial, sin embargo la expresin reapareci y obtuvo fuerza en los aos 90, en el contexto del desarrollo de Internet y las TIC (Tecnologas de la Informacin y Comunicacin). (Torres, 2005)


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con darle un vistazo a prcticamente cualquier rincn y con certeza podemos

encontrar alguna persona conectada a este tipo de redes. Actualmente cada vez

ms hogares, oficinas, medios de transporte, escuelas, restaurantes, y muchos

otros sitios pblicos se estn equipando con redes LAN inalmbricas para

comunicar mltiples dispositivos entre s y brindar acceso a Internet.

En una red LAN inalmbrica, como en todo sistema de comunicacin que emplea

un medio de transmisin no guiado, es muy complicado predecir la propagacin de

las ondas de radio y detectar la presencia de seales de interferencia sin el uso de

alguna herramienta especializada. Aun empleando antenas de propagacin

omnidireccional, las ondas de radio no viajan la misma distancia en todas las

direcciones. Prcticamente cualquier objeto puede ser causa de atenuacin en la

seal y provocar que los patrones de radiacin sean irregulares e impredecibles.

Ante tal escenario es preciso realizar un estudio o anlisis de sitio (en ingls

Wireless LAN Site Survey) para entender lo mejor posible el comportamiento de

las ondas de radio en un rea determinada y as poder establecer un diseo de

red adecuado antes de adquirir e instalar equipos y dems elementos de una LAN

inalmbrica.

El objetivo principal de un estudio de sitio para una red LAN inalmbrica es

proporcionar la informacin suficiente para establecer la cantidad y ubicacin de

puntos de acceso que provean una cobertura adecuada dentro de un rea

especfica. Un anlisis as, tambin estudia la presencia de seales de

interferencia que puedan degradar el rendimiento de la red, ya sean generadas

por traslape de frecuencias (en ingls overlaping) dentro y fuera de la misma, o


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por seales producidas debido a otras fuentes de radiofrecuencia que operan en la

misma banda de frecuencias, como es el caso de los hornos de microondas,

telfonos celulares e inalmbricos, bluetooth, y muchas otras tecnologas.

En un rea grande como por ejemplo edificios de oficinas, hoteles o campus

universitarios, se requiere un estudio de sitio detallado. Sin una correcta

planeacin de la red LAN inalmbrica, los usuarios probablemente

experimentaran falta de cobertura en la seal, problemas de conectividad o en el

mejor de los escenarios tasas de transmisin bajas.

Debido a las constantes problemticas con el servicio de Wi-Fi, el Hotel Holiday

Inn Express Puebla decidi invertir en la renovacin de su red LAN inalmbrica.

Por lo tanto, mediante los servicios de consultora que brinda Roland Consulting

de Mxico, se efectu un estudio de sitio en las instalaciones del hotel para

determinar el tipo, la ubicacin y la cantidad de equipamiento necesario para

modernizar su red LAN inalmbrica y operarla satisfactoriamente.

Durante la visita a la Ciudad de Puebla se detect que los problemas con la red

LAN inalmbrica del hotel eran causados principalmente por los puntos de acceso

existentes, ya que adems de obsoletos, algunos equipos no estaban operando

adecuadamente. En la mayora de los casos era insuficiente la cantidad de puntos

de acceso en relacin a las reas de cobertura. La arquitectura de la red

inalmbrica haca que la administracin de los equipos fuera imprctica y no haba

un esquema de asignacin de canales, as que la red estaba expuesta a posibles

problemas de interferencia.


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4. Marco terico

4.1 El espectro electromagntico y las telecomunicaciones.

Las ondas electromagnticas son generadas por el movimiento de los electrones y

pueden propagarse por el espacio libre. En 1865, el fsico ingls James Clerk

Maxwell predijo la existencia de estas ondas y en 1887 el fsico alemn Heinrich

Hertz comprob su existencia a travs de experimentacin. En una onda

electromagntica, la frecuencia es el nmero de oscilaciones por segundo y su

unidad de medicin es el Hertz [Hz]. La distancia entre dos puntos mximos o

mnimos consecutivos se llama longitud de onda y se representa con la letra

griega (lambda).

Al flujo saliente de energa de una fuente en forma de ondas electromagnticas se

le denomina radiacin electromagntica. Esta radiacin puede ser de origen

natural o artificial. El espectro electromagntico es el conjunto de todas las

frecuencias que producen radiacin electromagntica.

Con el adecuado tratamiento y su respectiva modulacin; en amplitud, frecuencia

o fase, porciones de radio, microondas, infrarrojo y luz visible del espectro; pueden

servir para transmitir informacin. Las telecomunicaciones modernas emplean

ondas electromagnticas de diferentes frecuencias para la transmisin de

informacin a travs de diversos medios. Las frecuencias utilizadas en cada caso


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dependen del comportamiento de las mismas en los diferentes materiales

empleados como medios de transmisin, as como tambin de la tasa de

transmisin deseada.

Sin importar cul sea su frecuencia, en el vaco, todas las ondas

electromagnticas viajan a la misma velocidad, aproximadamente c=3108 [m/s].

Dicho valor es conocido como la velocidad de la luz y es el lmite mximo de

velocidad ya que ningn objeto o seal puede moverse ms rpido que la luz. En

un medio de transmisin como el cobre o la fibra ptica, la velocidad disminuye

aproximadamente dos terceras partes en relacin a la velocidad en el vaco y se

vuelve ligeramente dependiente de la frecuencia. La relacin fundamental entre

frecuencia f [Hz], longitud de onda [m] y velocidad en el vaco c [m/s] es, c=f.

En el caso de que la propagacin de ondas electromagnticas se realice

particularmente por medios no guiados (comnmente aire o vaco) se le denomina

radiocomunicacin o comunicacin inalmbrica. Es por ello que se conoce como

espectro radioelctrico a la parte del espectro electromagntico empleada

principalmente para radiocomunicaciones. En Mxico, la Ley Federal de

Telecomunicaciones define al espectro radioelctrico como el espacio que

permite la propagacin sin gua artificial de ondas electromagnticas cuyas

bandas de frecuencias se fijan convencionalmente por debajo de los 3, 000

gigahertz; (Camra de Diputados, 2013)3

El principio de toda comunicacin inalmbrica se basa en el hecho de que cuando

se conecta una antena de tamao adecuado a un circuito elctrico, las ondas

3 Ley Federal de Telecomunicaciones


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electromagnticas pueden propagarse y ser captadas por un receptor a

determinada distancia.

Las bandas que se encuentran en la parte inferior de la figura 1 son los nombres

oficiales de la ITU y se basan en longitudes de onda. Los trminos LF, MF y HF se

refieren a las frecuencias baja, media y alta, se asignaron esos nombres porque

en su momento no se esperaba que se emplearan frecuencias ms altas para la

comunicacin, sin embargo con el tiempo si se usaron y se les nombr bandas

VHF (frecuencia muy alta), UHF (frecuencia ultra alta), EHF (frecuencia

extremadamente alta) y THF (frecuencia tremendamente alta).

Figura 1. Espectro electromagntico


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4.1.1 Polticas del espectro electromagntico

El espectro electromagntico es un recurso finito y por ende es muy valioso, entre

ms espectro se tenga se puede transmitir datos con mayores tasas de

transmisin. Cada nacin tiene la libertad explotar el espectro segn sus

necesidades e intereses, sin embargo con la finalidad de establecer un orden,

existen acuerdos nacionales e internacionales en cuanto a quin puede emplear

determinadas frecuencias. Los gobiernos nacionales asignan el espectro para la

radio AM y FM, la televisin y los telfonos mviles, as como para las compaas

telefnicas, la polica, el ejrcito, el gobierno y muchos otros usuarios. A nivel

mundial, la ITU-R trata de coordinar esta asignacin de modo que se puedan

fabricar dispositivos que funcionen en diferentes pases.

Aun teniendo asignado una parte del espectro para cierto uso, se debe establecer

quin puede utilizar esas frecuencias. Dependiendo de cada pas, esta decisin

puede ser tomada mediante una asignacin directa del gobierno, un concurso de

mritos (beauty contest), un sorteo, subastas y en algunos casos simplemente no

asignarla, en vez de ello nicamente regularla.

El enfoque de permitir que todos transmitan a voluntad consiste en que los

usuarios de las bandas de frecuencias de uso libre regulen la potencia utilizada de

modo que las estaciones tengan un rango de alcance tan corto que no interfieran

entre s. Derivado de ello, la mayora de los gobiernos alrededor del mundo han

reservado ciertas bandas de frecuencia, generalmente llamadas bandas ISM

(Industriales, Cientficas, Mdicas, del ingls Industrial, Scientific, Medical), para


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un uso sin necesidad de licencia. Telfonos inalmbricos, juguetes de radiocontrol

y muchos electrodomsticos inalmbricos utilizan las bandas ISM. Para minimizar

la interferencia entre estos dispositivos, la FCC exige que todos los dispositivos en

las bandas ISM limiten su potencia de transmisin y hasta hace pocos aos era

necesario utilizar tcnicas para dispersar sus seales a travs de un determinado

rango de frecuencias.

La ubicacin de estas bandas depende de cada pas. En el caso de Mxico, segn

el Cuadro Nacional de Atribucin de Frecuencias, la banda de 2.4 GHz (2400 a

2483.5 MHz) es de uso libre y a pesar de estar sujeta a interferencias de telefona

mvil, hornos de microondas y otros dispositivos que operan entorno a esas

frecuencias, es ampliamente utilizada por los estndares 802.11 b/g/n de redes

LAN inalmbricas y 802.15 de Bluetooth. Parte del espectro correspondiente a los

5 GHz tambin es de uso libre en Mxico, pertenece a las bandas de 5150 a 5250

MHz, 5250 a 5350 MHz y 5725 a 5850 MHz, en general esos intervalos de

frecuencia tienen poco desarrollo pero, debido a que poseen mayor ancho de

banda y parte de esos intervalos son utilizadas por los estndares 802.11a/n estn

ganando relevancia en el terreno de las redes inalmbricas.

83.5 MHz 100 MHz 100 MHz 125 MHz

2.4-2.4835 GHz

5.150-5.25 GHz

5.25 - 5.35 GHz

5.725-5.85 GHz

Figura 2. Bandas de frecuencia de uso libre en Mxico


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Las bandas sin licencia han tenido gran xito en los ltimos aos. La posibilidad

de utilizar el espectro con libertad ha desencadenado una gran innovacin en las

redes inalmbricas, sin embargo para continuar con este desarrollo se necesita

ms espectro. Un ejemplo a seguir es el caso de la FCC, este organismo

regulador estadounidense, decidi a partir de su dividendo digital4 en 2009 permitir

el uso sin licencia de los espacios en blanco alrededor de los 700 MHz. La nica

restriccin es que los dispositivos sin licencia deben detectar cualquier transmisor

cercano que si la tenga y darle prioridad en el uso de la banda de frecuencia.

4.2 Redes LAN inalmbricas

El IEEE, Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrnica5 (del ingls Institute of

Electrical and Electronics Engineers) define que una red de rea local, LAN, (del

ingls Local Area Network) es un sistema de comunicaciones que permite a un

nmero de dispositivos independientes comunicarse entre s (Institute of Electrical

and Electronics Engineers, 1991)6. A partir de esa definicin podemos establecer

que una LAN inalmbrica es una red que permite comunicar dispositivos a travs

de ondas de radio.

Las redes LAN inalmbricas logran conectar computadoras y otros dispositivos

dentro de un rea determinada, brindando movilidad a los usuarios dentro de una

4 El dividendo digital es la cantidad de espectro liberado gracias a la transicin de la televisin analgica a la

televisin digital. 5 IEEE, Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos, una asociacin tcnico-profesional mundial dedicada

a la estandarizacin. 6 IEEE Project 802


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red de datos al permitir acceder a documentos, correo electrnico, aplicaciones y

otros recursos de red, sin necesidad de estar en un lugar especfico.

4.2.1 Arquitectura de una red LAN inalmbrica

En trminos generales una red LAN inalmbrica se compone bsicamente de dos

elementos: clientes (computadoras porttiles, telfonos inteligentes, tabletas,

televisores, etc.) y puntos de acceso.

Los puntos de acceso (AP, del ingls access point) son los elementos que

proporcionan a los clientes la cobertura inalmbrica con movilidad para la

interconexin con la red Ethernet cableada. Como su nombre lo indica un punto de

acceso, es un punto de entrada a la red LAN, y una de sus tareas esenciales

consiste en dividir el ancho de banda entre los clientes que se encuentran

conectados a l. Existen dos tipos de puntos de acceso, los autnomos y los

ligeros (LAP, del ingls light Access point).

Los puntos de acceso autnomos son administrables desde el mismo equipo,

almacenan su propia configuracin y brindan el acceso a red a los clientes que se

encuentren asociados. Son ideales para redes pequeas ya que son fciles de

implementar y son ms baratos que una solucin con puntos de acceso ligeros.

Los puntos de acceso ligeros requieren un equipo controlador para ser

administrados, nicamente almacenan la informacin necesaria para conectarse a

la red. Se emplean principalmente en soluciones centralizadas donde la red LAN


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inalmbrica es tan grande que la administracin se ve afectada por la cantidad de

equipos.

Ya sea una solucin autnoma o centralizada, ambas opciones manejan la

topologa de red ms popular en redes LAN inalmbricas: el modo de

infraestructura. Este modo de operacin consiste en conectar clientes a otra red

como la intranet de una empresa o Internet. Cada cliente se asocia con un punto

de acceso, que a su vez est conectado a la otra red. Dicho cliente enva y recibe

sus paquetes a travs de ese punto de acceso. Se pueden conectar varios puntos

de acceso juntos, por lo general mediante una red cableada llamada sistema de

distribucin, para formar una red LAN inalmbrica extendida. En este caso, los

clientes pueden enviar tramas a otros clientes a travs de sus puntos de acceso.

Figura 3. Modo infraestructura.

Para poder cambiar de un rea de cobertura a otra sin interrupcin en el servicio o

prdida de conectividad del cliente es necesario que exista una ligera


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superposicin en las coberturas de los puntos de acceso (al menos un 10%). A

esta capacidad se le conoce en redes inalmbricas como roaming.

La otra topologa para una LAN inalmbrica es a travs de una red ad hoc. Esta

red consiste en un grupo de computadoras que estn asociadas de manera que

puedan enviarse tramas directamente unas a otras. En una red ad hoc no hay

puntos de acceso ni conectividad a Internet, as que el uso de este tipo redes es

escaso en relacin al modo infraestructura.

Figura 4. Modo ad hoc.

4.2.2 Estndares para redes LAN inalmbricas y su relacin con el modelo OSI.

El principal estndar de una LAN inalmbrica es 802.11. Todos los protocolos 802,

incluyendo 802.11 y Ethernet, tienen similitudes en su estructura. En una red LAN

inalmbrica todos los protocolos son iguales sin importar si se trata de clientes o

puntos de acceso. La capa fsica de una LAN inalmbrica corresponde con la capa


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fsica del modelo de referencia OSI, sin embargo la capa de enlace de datos se

divide en dos o ms subcapas en los protocolos 802. En el estndar 802.11, la

subcapa de Control de Acceso al Medio (MAC, del ingls Media Access Control)

determina la forma en que se asigna el canal. En otras palabras, la subcapa MAC

establece quin puede transmitir. Arriba de dicha subcapa se encuentra la

subcapa de Control de Enlace Lgico (LLC, del ingls Logical Link Control), cuya

funcin es ocultar las diferencias entre las variantes 802 con el fin de hacerlas

imperceptibles para la capa de red. En trminos simples, LLC es una subcapa de

asociacin entre las capas de enlace de datos y red del modelo OSI que identifica

el protocolo que se transporta dentro de una trama 802.11, un caso puntual puede

ser el Protocolo de Internet (IP).

4.2.2.1 El estndar 802.11 y la capa fsica.

Cada una de las tcnicas de transmisin en 802.11 hace que sea posible enviar

una trama MAC (del ingls Media Access Control) por el aire de una estacin a

otra. Sin embargo, difieren en la tecnologa utilizada y en las velocidades

alcanzables. Todas las tcnicas 802.11 usan radios de corto alcance para

transmitir seales en las bandas de frecuencias de 2.4 GHz o de 5 GHz. Estas

bandas poseen la ventaja de que no necesitan licenciamiento y estn disponibles

para cualquier transmisor que cumpla con los niveles de potencia reglamentados.

En Mxico, La Secretara de Comunicaciones y Transportes (SCT) ha establecido


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mediante un acuerdo oficial (Secretara de Comunicaciones y Transportes, 2006)7

que la potencia mxima de transmisin de un radio de comunicacin punto

multipunto para las bandas de 2.4 y 5 GHz no deber exceder los 250 [mW]. Para

mala suerte de las redes LAN inalmbricas, la tecnologa bluetooth y los

fabricantes de diversos dispositivos como telfonos inalmbricos y hornos de

microondas, compiten con los clientes de red por el mismo espectro. En trminos

generales la banda de 2.4 GHz suele estar ms saturada que la banda de 5 GHz,

por lo que aun presentando un menor alcance esta ltima puede ser mejor para

ciertas soluciones.

Todos los mtodos de transmisin definen diversas tasas segn sean las

condiciones en las que se encuentre la seal. Si una seal inalmbrica es dbil, se

puede emplear una tasa baja. Si la seal es intensa, se puede usar la tasa ms

alta. A esta capacidad de ajuste se le conoce como adaptacin de tasa. Dado que

las tasas varan por un factor de 10 o ms, es importante una buena adaptacin

de tasa para un buen desempeo de la red, sin embargo como no es requisito

para la interoperabilidad, los estndares no dicen cmo realizarla.

A medida que el protocolo 802.11 ha ido evolucionando se han incorporado

diversas tcnicas de transmisin en la capa fsica. Desde su primer aparicin en

1997 a la actualidad, un par de las primeras tcnicas empleadas en 802.11 se

hicieron obsoletas (infrarrojos para controles remotos de televisin y el salto de

frecuencia en la banda de 2.4 GHz).

7 ACUERDO por el que se establece la poltica para servicios de banda ancha y otras aplicaciones en las

bandas de frecuencias del espectro radioelctrico 902 a 928 MHz; 2,400 a 2,483.5 MHz; 3,600 a 3.700 MHz; 5,150 a 5,250 MHz; 5,250 a 5,350 MHz; 5,470 a 5,725 MHz y 5,725 a 5,850 MHz.


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El estndar 802.11b es un mtodo de espectro disperso que en sus inicios

soportaba tasas de 1 y 2 Mbps, actualmente podemos observar que la tasa de

transmisin es regularmente de 11 Mbps. Tiene similitudes con el sistema CDMA

(del ingls Code Division Multiple Access) sin embargo en el caso de 802.11b slo

existe un cdigo de dispersin que comparten todos los usuarios, una secuencia

de Barker. Dicha tcnica de dispersin se utilizaba para cumplir con el antiguo

requerimiento de la FCC (del ingls Federal Communications Commission) que

estableca la dispersin de la potencia a travs de la banda ISM. Para tasas de 1

Mbps, 802.11b se emplea una modulacin BPSK (del ingls Binary Phase-shift

Keying). En el caso de la tasa de 2 Mbps, se usa una modulacin QPSK (del

ingls Quadrature Phase-shift Keying). Las tasas ms altas usan una tcnica

llamada CCK (Modulacin por Cdigo Complementario, del ingls Complementary

Code Keying) para construir cdigos en vez de la secuencia de Barker.

Buscando incrementar la velocidad en las redes inalmbricas, en 1999 y 2003 se

introdujeron nuevas tcnicas de transmisin basadas en el esquema de

Multiplexin por Divisin de Frecuencia Ortogonal (OFDM, del ingls Orthogonal

Frequency Divisin Multiplexing). La primera de esas tcnicas se llama 802.11a y

utiliza la banda de frecuencias de 5GHz, la segunda se qued en la banda de 2.4

GHz y coexiste con 802.11b, es el estndar 802.11g. Ambas tcnicas ofrecen

tasas de transmisin de hasta 54 Mbps.

Aunque el grupo desarrollador de 802.11a se estableci primero que el estndar

802.11b, este ltimo se aprob antes y por ende sus productos llegaron al

mercado primero que los de 802.11a, en gran medida debido a la dificultad de


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operar en la banda ms alta de 5 GHz. Como se mencion anteriormente, el

estndar 802.11a se basa en OFDM. La ventaja que brinda esta tcnica de

transmisin es el uso eficiente del espectro y la resistencia a las degradaciones

naturales de las seales inalmbricas, como por ejemplo el desvanecimiento por

multitrayectorias. 802.11a puede operar con ocho tasas de transmisin diferentes,

que varan desde los 6 hasta 54 Mbps. En comparacin con 802.11b estas tasas

son cuantitativamente ms rpidas, sin contar el hecho de que hay menos

interferencia en la banda de 5 GHz. A pesar de dichas ventajas, el 802.11b tiene

un alcance aproximadamente siete veces mayor que el de 802.11a, lo cual en

muchos casos es ms importante.

En mayo de 2002, la FCC decidi eliminar su regla que exiga a todos los equipos

de comunicaciones inalmbricas que operaban en las bandas de uso libre de los

Estados Unidos usar el espectro disperso. Derivado de esa decisin, el estndar

802.11g pudo ponerse en marcha y ser aprobado en 2003 por el IEEE. Este

estndar copia los mtodos de modulacin OFDM del 802.11a, pero opera en la

banda de 2.4GHz junto con el 802.11b. Ofrece las mismas tasas de transmisin

que el 802.11a (de 6 a 54 Mbps) y es compatible con cualquier dispositivo 802.11b

que se encuentre cerca. Para un cliente promedio, el tema de los estndares y

dems teora de transmisin pueden ser algo confuso, as que es comn que las

tarjetas de red soporten 802.11a/b/g/n.

Ante la creciente demanda de las redes inalmbricas, el comit del IEEE empez

a trabajar en una capa fsica que operara en las bandas de frecuencias 2.4GHz y

5GHz con tasas de transferencia superiores a las conocidas hasta la fecha. Por


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ello, en 2009 se lanz al mercado una tcnica de transmisin conocida como

802.11n.

El objetivo de 802.11n era una tasa de transferencia real de al menos 100 Mbps.

Para lograrlo, el comit duplic los canales de 20MHz a 40MHz y redujo las

sobrecargas de entramado al permitir enviar un grupo de tramas al mismo tiempo.

Una de las caractersticas ms destacadas de 802.11n es que puede usar hasta

cuatro antenas para transmitir el mismo nmero de flujos de informacin a la vez.

Bajo este esquema las seales de los flujos interfieren en el receptor, sin embargo

pueden separarse mediante tcnicas de comunicaciones MIMO (Mltiples

Entradas Mltiples Salidas. del ingls Multiple Input Multiple Output). El uso de

varias antenas ofrece un aumento sustancial en la velocidad, o en su defecto

mejor cobertura y confiabilidad. AI igual que OFDM, MIMO es una de esas

astutas ideas de comunicaciones que est cambiando los diseos inalmbricos.

(Tanenbaum & Wetherall, 2012)8

Aprobado en enero de este ao (2014), el estndar 802.11ac es una mejora ms

veloz y mejor escalable de 802.11n para la banda de 5GHz. El estndar consiste

en mejorar las tasas de transferencia hasta 1 Gbps, ampliar el ancho de banda a

160 MHz (40 MHz en las redes 802.11n), soportar 8 flujos MIMO y modulacin de

alta densidad (256 QAM).

8 Redes de computadoras, 5 edicin


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Capas superiores

Capa de enlace lgico Capa de enlace de

datos Subcapa MAC

802.11 (heredado)

Salto de frecuencia e infrarrojos

802.11b Espectro disperso

802.11a OFDM

802.11g OFDM

802.11n MIMO OFDM

802.11ac MIMO OFDM

Capa fsica

Fecha de liberacin

1997-1999 1999 1999 2003 2009 2014

Primera generacin

Segunda generacin

Tercera generacin

Cuarta generacin

Quinta generacin

Figura 5. Protocolos 802.11

4.2.2.2 El estndar 802.11 y la subcapa MAC

Comnmente las redes inalmbricas no cuentan con un modo prctico para

transmitir y recibir simultneamente. El protocolo de la subcapa MAC para el

estndar 802.11 es diferente al de Ethernet debido a dos caractersticas

particulares de las comunicaciones inalmbricas: los radios tpicamente son half-

duplex y los rangos de transmisin de las estaciones pueden ser diferentes.

Si la comunicacin es half-duplex, 802.11 no puede transmitir y escuchar rfagas

de ruido al mismo tiempo en una sola frecuencia. La seal recibida puede ser un

milln de veces ms dbil que la seal transmitida, debido a ello no puede


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escucharse al mismo tiempo. Con Ethernet, una estacin espera hasta que el

medio est en silencio y luego comienza a transmitir. Si despus de los primeros

64 bytes no recibe una rfaga de ruido, es altamente probable que la trama haya

sido recibida de manera correcta.

Para sistemas inalmbricos un mecanismo de deteccin de colisiones como el de

Ethernet (CSMA/CD) no funciona, por ello 802.11 busca evitar colisiones a travs

del protocolo CSMA/CA (CSMA con deteccin de colisiones del ingls CSMA with

Collision Avoidance). CSMA/CA es un protocolo de control de acceso a redes que

permite a mltiples estaciones utilizar un mismo medio de transmisin. En este

protocolo cada equipo puede anunciar su intencin de transmitir antes de hacerlo

para evitar colisiones entre los paquetes de datos. De esta manera el resto de los

equipos en la red saben cundo habr colisiones y en lugar de transmitir la trama

en cuanto el medio est libre, se esperan un tiempo aleatorio adicional y

solamente si tras ese intervalo el medio sigue libre, se procede a la transmisin.

Con este mtodo se reduce la probabilidad de colisiones en el canal. CSMA/CA es

utilizada en canales en los que por su naturaleza no se puede usar CSMA/CD,

como es el caso de redes inalmbricas basadas en 802.11.

Los rangos de transmisin de las distintas estaciones pueden ser diferentes. Con

un medio de trasmisin guiado como el cable de cobre, el sistema se disea de tal

forma que todas las estaciones se puedan escuchar entre s. Sin embargo con la

complejidad de propagacin a travs de radiofrecuencias, esta situacin no es

vlida para las estaciones inalmbricas. Derivado de ello, pueden surgir

situaciones como el problema de la terminal oculta. Dado que no todas las


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estaciones estn dentro del alcance de radio de todas las dems, las

transmisiones que se realizan en una parte de la celda tal vez no se reciban en las

dems partes de la misma. En la figura 6, la estacin C transmite a la estacin B,

Si A detecta el canal, no escuchar nada y concluir de manera errnea que

puede transmitir a B. Esta decisin provoca una colisin.

El caso contrario es el problema de la terminal expuesta. La terminal B desea

enviar a C, por lo que escucha el canal. Cuando detecta una transmisin, concluye

errneamente que no puede enviar a C, aun cuando A puede estar transmitiendo

a otra terminal en ese momento, con tal decisin se desperdicia una oportunidad

de transmitir.

Figura 6. Problemas de terminal oculta y terminal expuesta.

Para reducir problemticas con respecto a qu estacin puede transmitir, el

protocolo 802.11 divide la deteccin del canal en dos partes, una deteccin fsica y

una deteccin virtual. En la deteccin fsica se verifica el medio para ver si hay una


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seal vlida. En la deteccin virtual, cada estacin mantiene un registro lgico del

momento en que se usa el canal rastreando el NAV (Vector de Asignacin de Red,

del ingls Network Allocation Vector). Cada trama lleva un campo NAV que indica

cunto tiempo tardar en completarse la secuencia a la que pertenece esa trama.

Las estaciones que escuchen por casualidad la trama saben que el canal estar

ocupado durante el periodo indicado por el NAV, sin importar que puedan detectar

o no una seal fsica.

Hay un mecanismo RTS/CTS que usa el NAV para evitar que las terminales

enven tramas como terminales ocultas al mismo tiempo. Supongamos tres

terminales A, B y C como en la figura 6, donde el radio de accin de A le permite

ver a B pero no a C, y C puede ver a B pero no a A. Si A quiere transmitir, genera

una trama especial de solicitud (RTS) hacia B. Recibida dicha trama en B, esta

responde con una trama de autorizacin (CTS) hacia A. La trama de autorizacin

no solo llega a A, sino a todas las estaciones que se encuentran en el radio de

accin de B (en este caso llegara tambin a C). As todas las estaciones

permanecern sin transmitir. Una vez llegada la trama de confirmacin a A, sta

podr transmitir sin que se produzcan colisiones. Este esquema RTS-CTS se

conoce como sondeo de portadora virtual. CSMA/CA con deteccin fsica y virtual

es el ncleo del protocolo 802.11. Existen algunos mecanismos de apoyo que se

han desarrollado a partir de las necesidades de las LAN inalmbricas.

La primera de estas necesidades es la confiabilidad. Debido a su naturaleza, las

redes inalmbricas son ruidosas y poco confiables. EI uso de confirmaciones de

recepcin y retransmisiones es de poca ayuda si la probabilidad de lograr que una


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trama llegue a su destino es baja. La principal solucin para incrementar las

transmisiones exitosas es reducir la tasa de transmisin. Las tasas ms bajas

usan modulaciones ms robustas que tienen mayor probabilidad de ser recibidas

correctamente para una relacin seal a ruido determinada. Con demasiadas

prdidas de tramas, una estacin puede reducir la tasa. Si se entregan tramas con

pocas prdidas, la estacin puede probar una tasa ms alta para ver si es

conveniente usarla.

Otra estrategia para mejorar la probabilidad de que la trama llegue sin daos es

enviar tramas ms cortas. 802.11 permite dividir las tramas en piezas ms

pequeas llamadas fragmentos. El tamao del fragmento no depende del

estndar, es ms bien un parmetro que el punto de acceso puede ajustar. Los

fragmentos se enumeran individualmente y su confirmacin de recepcin se

realiza mediante un protocolo de parada y espera. Una vez que se adquiere el

canal, se envan los mltiples fragmentos como una rfaga. Van uno despus del

otro con una confirmacin de recepcin entre ellos, hasta que se haya enviado con

xito toda la trama o el tiempo de transmisin llegue al mximo permitido. El

mecanismo NAV mantiene a las dems estaciones en silencio slo hasta la

siguiente confirmacin de recepcin.

La segunda necesidad es el ahorro de energa. En los dispositivos inalmbricos

mviles el estado de las bateras es un tema importante. El estndar 802.11 tom

en cuenta la administracin de energa, de modo que los clientes no tengan que

desperdiciarla cuando no tengan informacin qu enviar o recibir. El mecanismo

bsico para ahorrar energa se basa en tramas baliza (beacon frames). Las


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balizas son difusiones que realiza el punto de acceso cada cierto tiempo. Las

tramas anuncian la pertenencia del AP a los clientes y llevan los parmetros del

sistema. El cliente puede dormitar y el AP pondr en el bfer el trfico destinado a

este cliente. Para verificar el trfico entrante, el cliente se despierta durante cada

baliza y verifica un mapa de trfico que se enva como parte de ella, este mapa

indica al cliente si hay trfico en el bfer. De ser as, el cliente enva un mensaje

de sondeo al AP, quien a su vez le enva el trfico que est en el bfer. Despus

el cliente puede regresar al modo suspendido hasta que se enve la siguiente

baliza.

En 2005 se agreg al estndar 802.11 otro mecanismo de ahorro de energa,

conocido como APDS (Entrega Automtica con Ahorro de Energa, del ingls

Automatic Power Save Delivery). Con este nuevo mecanismo, el AP coloca las

tramas en el bfer y las enva a un cliente justo despus de que ste enva tramas

al AP. As, el cliente puede regresar al modo suspendido hasta que tenga ms

trfico para enviar y recibir.

La tercera y ltima necesidad es la calidad del servicio. El estndar IEEE 802.11

tiene un ingenioso mecanismo para proveer calidad de servicio, el cual se

introdujo como un conjunto de extensiones bajo el nombre 802.11e en 2005. Su

funcin consiste en extender el CSMA/CA con intervalos cuidadosamente

definidos entre las tramas. Despus de enviar una trama, se requiere cierta

cantidad de tiempo inactivo antes de que una estacin pueda enviar otra para

verificar si el canal ya no se est usando. La clave de esta tcnica consiste en

definir distintos intervalos para los diferentes tipos de tramas.


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5. Metodologa

Una vez identificadas las necesidades y problemas de la red LAN inalmbrica, se

realiz un anlisis de los requerimientos del proyecto a travs del

dimensionamiento de la misma. Para llevar a cabo esa actividad se decidi

emplear el apoyo de algn software de planeacin y diseo, por lo tanto, se

revisaron diversas opciones que permitieran simular la red inalmbrica Wi-Fi del

hotel y posteriormente recabar datos reales a travs de un estudio de sitio.

Una opcin factible para estos casos son los productos AirMagnet de la marca

Fluke Networks, el AirMagnet Planner y el AirMagnet Survey, son buenas

herramientas sin embargo requieren licenciamiento y su costo es elevado en

relacin a otras marcas. Vale la pena mencionar que a pesar de la inversin, se ha

recomendado con anterioridad a Roland Consulting de Mxico, la adquisicin del

software de Fluke Networks a travs de una tableta especializada en anlisis de

redes llamada OptiView XG que incluye esos productos. Por desgracia para el

desarrollo de este proyecto la propuesta de adquirir la herramienta se encontraba

en proceso de evaluacin por el departamento de compras y no hubo la

oportunidad de emplearla, sin embargo buscando otras opciones de menor costo

se encontr el software TamoGraph Site Survey de la marca Tamosoft, Covera

Zone de la marca Celtrio y Ekahau Site Survey de la marca Ekahau.


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De los programas revisados, el software de Ekahau fue el ms adecuado de las

opciones, su versin de prueba permite realizar simulaciones con prcticamente

todas las funcionalidades y adems la marca maneja un software hermano de

libre distribucin llamado Ekahau HeatMapper que sirve para realizar mapas de

cobertura. Despus de evaluar minuciosamente la herramienta, se recomend

como instrumento de trabajo para la empresa. Es importante mencionar que

posterior a observar los resultados de Ekahau Site Survey en este trabajo, Roland

Consulting de Mxico decidi adquirir este software.

Durante la etapa de planeacin se solicit al hotel los planos actualizados del

edificio y dems datos de relevancia para el proyecto como por ejemplo,

infraestructura existente, los modelos de puntos de acceso que el integrador del

hotel buscaba implementar, cantidad de usuarios, flujo de informacin y capacidad

de la red. Con la informacin recabada, se realiz un esbozo del comportamiento

de la futura red inalmbrica del hotel empleando la versin de prueba del

programa Ekahau Site Survey para as estimar, entre otras cosas, la cantidad de

posibles puntos de acceso requeridos, niveles de seal e interferencia, esquema

de asignacin de frecuencias y desde luego verificar que los equipos

recomendados por el integrador fueran los adecuados para el proyecto. Posterior

a la simulacin se revis la documentacin tcnica de los puntos de acceso

propuestos y se pidi a RCM que se proporcionaran cuatro puntos de acceso para

propsitos de prueba lo ms similar posible a los sugeridos, se configuraron los

equipos como puntos de acceso autnomos y se habilitaron los radios para

trabajar en frecuencias de 2.4 GHz y 5 GHz.


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Teniendo como base el marco de referencia del proyecto, se acudi a la Ciudad

de Puebla para efectuar un estudio de sitio. La primera actividad dentro del

Holiday Inn Express Puebla fue realizar una inspeccin fsica de las instalaciones,

durante el recorrido se identificaron las reas de los usuarios, obstculos y

posibles fuentes de interferencia. Adicionalmente con ayuda de un comprobador

de redes inalmbricas Wi-Fi de la marca Fluke Networks llamado AirCheck Wi-Fi

Tester se recopil informacin del entorno inalmbrico del edificio, cabe la pena

mencionar que sta actividad fue de gran ayuda para ms tarde determinar un

esquema de distribucin de frecuencias adecuado para el hotel, ya que la

herramienta proporcion la utilizacin de la red por canal y niveles de seal

alcanzados hasta ese momento.

Con el objetivo de analizar las condiciones actuales de la red LAN inalmbrica y

verificar la semejanza de los resultados obtenidos en la simulacin con la realidad,

se obtuvieron mapas de cobertura con la herramienta Ekahau HeatMapper. Para

llevar a cabo una lectura real del comportamiento de la futura red inalmbrica se

integraron los puntos de acceso de prueba en lugares lo ms cercano posibles a

los estimados en la simulaciones.

Despus de revisar la informacin obtenida en la visita al Holiday Inn Express

Puebla, se compararon las aproximaciones tericas con las pruebas efectuadas

en sitio y el resultado de esta tarea abri la posibilidad de establecer

recomendaciones para un desempeo ptimo de la red inalmbrica.

En mi condicin de consultor, la participacin principal fue en la fase de planeacin

y diseo del proyecto, en ella se propuso la ubicacin de los puntos de acceso y

se prob su rendimiento. Posterior a esa etapa viene un proceso de rediseo


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donde se evala la posibilidad de reubicar, aadir o quitar puntos de acceso para

alcanzar mejores coberturas y/o rendimientos, se realiza la implementacin,

verifican resultados y finalmente se documenta la ubicacin final de la

infraestructura de red (puntos de acceso y sistema de distribucin) y de ser

posible, la configuracin de los equipos. Con las pruebas realizadas en sitio se

comprob que en la mayora de los niveles, cuatro puntos de acceso como los

propuestos por el integrador son suficientes para cubrir las necesidades del hotel.

La instalacin y configuracin se realiz basada en el diseo propuesto, durante

esta etapa se proporcion asesora al integrador con algunos detalles sobre

mejores prcticas en cableado, configuracin de puntos de acceso y conectividad

con la red del hotel, as mismo se indicaron como efectuar pruebas de verificacin

de resultados y ajustes finos en caso de requerirse. Integrador y personal del hotel

informaron que la conectividad a Internet es buena en prcticamente todos los

sitios que requieren el servicio, y hasta el momento no ha habido ningn reporte

por parte de los huspedes, as que no se solicit una segunda intervencin

adicional. En la figura 7, se muestran en esquema las actividades realizadas y su

relacin con las distintas etapas del proyecto


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Figura 7. Metodologa del proyecto


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6. Resultados y aportaciones

6.1 Simulacin de la red LAN Inalmbrica

Como se mencion anteriormente, previo a realizar el estudio de sitio fue

necesario efectuar algunas simulaciones de la propuesta de LAN inalmbrica. A

continuacin, se muestran los resultados y detalles de las pruebas realizadas. Los

puntos de acceso simulados fueron elegidos con base en los equipos

recomendados por los integradores del hotel.

Los equipos evaluados fueron los modelos Aironet 2600 y Aironet 3600 de la

marca Cisco, ambos equipos poseen caractersticas similares, sus patrones de

radiacin y coberturas son prcticamente iguales. La diferencia entre ellos radica

en que el Aironet 3600 es un equipo ms robusto y por ende soporta mayores

flujos de informacin, tambin es capaz de trabajar con el estndar de quinta

generacin 802.11ac.


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Figura 8. Patrn de radiacin de un punto de acceso Cisco Aironet 3600 a 2.4 GHz.

Figura 9. Patrn de radiacin de un punto de acceso Cisco Aironet 3600 a 5 GHz.


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En este punto del proyecto, todas las condiciones de operacin de la red LAN

inalmbrica del hotel eran desconocidas y los nicos datos eran las dimensiones

descritas en los planos. Evidentemente mientras ms informacin se tenga de un

sitio, los resultados en la simulacin son ms cercanos a la realidad. A pesar del

desconocimiento del lugar, el tener planos fue suficiente para establecer un

nmero aproximado de puntos de acceso y obtener coberturas muy similares a las

reales.

Despus de calibrar las dimensiones del plano en el software y elegir un modelo

de punto de acceso, se establecieron posibles ubicaciones de stos basado en la

cobertura de los equipos, reas de utilizacin de la red, patrones de radiacin y

desde luego la experiencia en proyectos de redes LAN inalmbricas.

Figura 10. Simulacin de red LAN inalmbrica en planta baja.


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Figura 11. Ubicacin preliminar de puntos de acceso en planta baja.

Figura 12. Intensidad de seal en planta baja.


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Figura 13. Porcentaje de los niveles de intensidad de la seal para planta baja.

Como se aprecia en las figuras 12 y 13, cuatro puntos de acceso son suficientes

para cubrir la mayor parte de las reas en planta baja con un nivel de seal

considerablemente bueno. Alrededor de un 65% de la seal registra niveles

superiores a los -55dBm. Cabe destacar que en esta prueba los puntos de acceso

se ubicaron lo ms cercano posible a los lugares que se piensan con mayor

afluencia de datos, como por ejemplo el rea de salones, alberca y sala de juntas.

Pensando en lograr no slo las coberturas deseadas sino que tambin soportar el

flujo de datos en un escenario crtico, se simul un ambiente de LAN inalmbrica

con 100 laptops y 200 telfonos inteligentes conectados al mismo tiempo,

navegando en la web y empleando correo electrnico. Con esa demanda de


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datos, la red en cuestin estara diseada para trabajar en estas condiciones

durante dos horas y media. Considerando que normalmente el hotel no tiene un

requerimiento de red as, se pudo establecer de manera preliminar que los

equipos de la prueba seran suficientes para cubrir las demandas esenciales de

acceso a red en la planta baja del hotel.

Figura 14. Capacidad de la red en planta baja.


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Figura 15. Estado de la red en planta baja.

Los puntos de acceso Aironet 2600 y Aironet 3600 estn diseados para operar

con diversos estndares de una LAN inalmbrica. Por tal motivo pueden emplear

tecnologa MIMO del estndar 802.11n y alcanzar tasas de transmisin altas.

Segn la simulacin la red podra alcanzar tasas de transferencia mximas entre

los 210 y 225 Mbps.


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Figura 16. Tasas de transmisin en planta baja 210 / 225 Mbps.

Hasta este momento las frecuencias no haban sido un tema a tratar, sin embargo

es importante establecer un esquema de asignacin de frecuencias que en la

medida de lo posible emple los canales menos saturados y a su vez genere un

traslape de coberturas bajo que garantice roaming dentro de la red.

Figura 17. Distribucin de puntos de acceso en planta baja por canal.


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Figura 18. Niveles de interferencia en planta baja

Figura 19. Porcentaje de niveles de interferencia en planta baja


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Con el fin de evitar la interferencia generada dentro de la red LAN inalmbrica

fueron asignados los canales predeterminados de la banda de 2.4GHz (1, 6, 11) y

distribuidos de tal manera que tuvieran un traslape mnimo. Como puede

observarse en las figuras 18 y 19, existe un ligero porcentaje (2.6%) de

interferencia generada por los puntos de acceso que trabajan en la misma

frecuencia (figura 19).

Figura 20. Overlaping entre dos puntos de acceso en planta baja

.

Como era de esperarse, al tener niveles de interferencia bajos e influencia nula de

redes externas la relacin seal a ruido, SNR (del ingls Signal to Noise Rate)9, es

elevada, y entonces la calidad de la seal recibida es buena, seales superiores a

los 35dB (figuras 21 y 22).

9 La relacin seal/ruido se define como la proporcin existente entre la potencia de la seal transmitida y la

potencia del ruido que la corrompe. Este margen se mide en decibeles [dB].


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Figura 21. Relacin seal a ruido (SNR) en planta baja.

Figura 22. Porcentaje de relacin seal a ruido (SNR) en planta baja.


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En el caso de los pisos del 1 al 7, la distribucin de las reas a cubrir era

prcticamente la misma en todos los niveles. A excepcin del rea de gimnasio

ubicada en piso 1, el diseo de un nivel puede replicarse en cada piso.

De manera similar a planta baja, alrededor de un 60% de la seal presenta niveles

superiores a los -55dBm, tomando en cuenta que el sofware considera a ese 40%

restante de la seal fuera del edificio, se tiene una cobertura de red bastante

buena. (figuras 23 y 24).

Figura 23. Intensidad de seal en primer piso.


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Figura 24. Porcentaje de intensidad de seal en primer piso.

Figura 25. Overlaping en primer piso.


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Figura 26. Porcentaje de overlaping en primer piso.

No puede evitarse la interferencia generada por fuentes externas y otras redes, sin

embargo una distribucin de canal adecuada logra disminuir sus niveles, en las

figuras 25 y 26 se puede observar que bajo el esquema de frecuencias planteado

en la simulacin se obtiene interferencia entre dos puntos de acceso en la misma

frecuencia de un 10% del total de la seal. Lo ms importante en estos casos es

mantener una relacin seal a ruido (SNR) buena, en las figuras 27 y 28 se

percibe que ms del 70% de la seal tiene un nivel de SNR superior a los 30dB

(niveles de seal saludables).

El ejercicio de simulacin en los niveles siguientes es muy similar al practicado en

este piso, la nica variacin trascendente es el punto de acceso ubicado en el

gimnasio, por tal motivo no se incluyen los resultados de esas pruebas y en su

lugar se hace un anlisis ms detallado con los datos recabados en sitio.


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Figura 27. Relacin seal a ruido (SNR) en primer piso.

Figura 28. Relacin seal a ruido (SNR) en primer piso.


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6.2 Estudio de sitio

Figura 29. Hotel Holiday Inn Express Puebla.

El hotel Holiday Inn Express Puebla cuenta con ocho niveles, la planta baja y siete

pisos de habitaciones. Durante el estudio de sitio se observ que la red LAN

inalmbrica del hotel tena un SSID llamado H_express, operaba nicamente en la

banda de 2.4 GHz con los estndares 802.11b/g y estaba conformada por 13

puntos de acceso autnomos, de los cuales ocho eran de la marca D-Link

(modelos sencillos con caractersticas muy bsicas), cuatro marca Cisco y uno

marca Linksys.


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Figura 30. Vista area del Holiday Inn Express Puebla

Los objetivos del anlisis de sitio fueron:

Realizar un anlisis de la situacin en la que se encontraba la red LAN

inalmbrica para identificar los requerimientos necesarios de la solucin.

Establecer la ubicacin y cantidad de puntos de acceso necesarios para

obtener la cobertura deseada.

Evaluar si los puntos de acceso propuestos por el integrador del hotel eran

adecuados para el proyecto.

Implementar un esquema de asignacin de canales que garantice el mejor

aprovechamiento posible del espectro radioelctrico y coadyuve a minimizar

la interferencia entre puntos de acceso dentro y fuera de la red, as como

tambin la generada por otras fuentes de RF.


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Figura 31. Plano de planta baja del Holiday Inn Express Puebla.

En planta baja se requera tener cobertura en los salones, sala de juntas y reas

comunes (comedor, alberca, lobby). Durante la visita en sitio las lecturas indicaron

que solo dos puntos de acceso estaban brindando el servicio en ese piso con

niveles de seal que iban de regular a buenos (figura 32). Considerando un

aumento en el flujo de datos debido a mayor conexin de usuarios a la red LAN

inalmbrica, los equipos con los que contaba el hotel resultaban poco funcionales.

Un caso as pudo haberse dado la celebracin de algn evento en los salones.


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Figura 32. Cobertura de la red inalmbrica en planta baja, Holiday Inn Express Puebla.10

Agregando un tercer punto de acceso, se mejor considerablemente la cobertura

en el Lobby y comedor (figura 32), sin embargo con la intencin de cubrir en su

totalidad la planta baja se consider un cuarto punto de acceso ubicado en el rea

de salones, que adems de reforzar la seal en ese espacio, brinda un mejor

servicio en la alberca.

10

Los niveles de intensidad de la seal pueden observarse en los grficos a travs de los colores.

Los tonos verdes son niveles buenos o aceptables, los amarillos son regulares (baja calidad) y los

rojos son malos. Los verdes ms intensos, por ejemplo, representan la mejor calidad posible (lugar

donde se encuentra el punto de acceso, vase figura 32). A mayor distancia del AP menor es la

intensidad de seal (el verde se torna amarillento).


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Figura 33. Cobertura alcanzada con tres puntos de acceso11

en planta baja, Holiday Inn Express Puebla.

11 Con el objetivo de simular la cobertura de la red propuesta, se realizaron pruebas con cuatro

puntos de acceso de la marca Cisco modelo AIR-AP1242AG-N-K9, denominados para efectos

prcticos Alfa, Beta, Gamma y Delta, cada uno de stos fue provisto con dos pares de antenas de

la misma marca, un par para la banda de 2.4GHz, AIR-ANT2422DG-R y otro par para la banda de

5 GHz, AIR- ANT5135DG-R. En la mayora de este tipo de estudios los resultados son

aproximaciones muy cercanas a la realidad, sin embargo pueden variar ligeramente en la etapa de

implementacin dependiendo de la marca y/o modelo de punto de acceso.


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Figura 34. Plano del primer piso del Holiday Inn Express Puebla.

En el caso del primer piso, la cobertura de la red LAN inalmbrica era deficiente

como puede observarse en la figura 35, prcticamente un punto de acceso

soportaba el servicio en todas las habitaciones del nivel.


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Figura 35. Cobertura de la red inalmbrica en primer piso, Holiday Inn Express Puebla.

Figura 36. Cobertura alcanzada con cuatro puntos de acceso en primer piso, Holiday Inn Express Puebla.


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Con cuatro puntos de acceso se puede obtener una buena cobertura en las

habitaciones del primer piso (vase figura 36), sin embargo este nivel cuenta con

un gimnasio ubicado frente a los ascensores, exactamente arriba de recepcin y el

lobby, por tal motivo se decidi agregar un quinto punto dentro del gimnasio para

brindar servicio de Internet en ese sitio y reforzar la seal en la recepcin y lobby

de planta baja (figura 37).

Figura 37. Cobertura alcanzada con el punto de acceso propuesto para el rea de gimnasio en

primer piso, Holiday Inn Express Puebla.


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Figura 38. Plano de pisos 2-7, Holiday Inn Express Puebla.

Del segundo al sptimo piso, la arquitectura y distribucin del edificio es

prcticamente la misma, motivo por el cual se decidi tener una distribucin de

puntos de acceso similar para estos niveles. Por ser un nivel intermedio, se tom

como muestra representativa el cuarto piso para analizar a detalle el

comportamiento de la red LAN inalmbrica del hotel.


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Figura 39. Los muros y techos son aparentes de tablaroca as que tcnicamente no

presentaran mucha atenuacin (prdida de potencia en la seales).

Figura 40. Pasillo de habitaciones


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A partir del estudio de sitio se precis que la cobertura de la red LAN inalmbrica

del hotel era parcial, slo en algunas reas del edificio el servicio de Internet

inalmbrico era bueno. En la figura 41, se puede observar que el cuarto piso

contaba nicamente con un punto de acceso, este hecho reflejaba un factor

importante a considerar dentro de las problemticas de la red LAN Inalmbrica del

hotel: la cantidad y tipo de puntos de acceso instalados. Adems de ser equipos

sencillos y un tanto obsoletos, el nmero de puntos de acceso era insuficiente

para obtener la cobertura esperada en el hotel y seguramente se agudizaba

cuando haba un incremento en la ocupacin de las habitaciones.

Figura 41. Cobertura de la red inalmbrica en cuarto piso, Holiday Inn Express Puebla.


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Para poder redisear una red inalmbrica de manera adecuada se debe tener en

cuenta una correcta distribucin de canales para evitar un Overlaping (traslape de

frecuencias que puede generar problemas de interferencia) excesivo, es por ello

que se estudi el comportamiento individual de cada punto de acceso de prueba

para acotar posibles complicaciones de este tipo.

Figura 42. Cobertura alcanzada con el punto de acceso Alfa marca Cisco modelo Aironet 1242 en

cuarto piso, Holiday Inn Express Puebla.


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En la figura 42 se puede observar la cobertura alcanzada por el punto de acceso

Alfa, este equipo cubri aproximadamente la mitad de habitaciones de una seccin

del edificio. Durante esta prueba fue muy posible que las seales producidas por

Alfa generaran interferencia entre los dems puntos de acceso del hotel. Los

equipos de prueba se configuraron para operar en el mejor canal que detecten los

radios a partir de su ubicacin, sin embargo en la prctica es importante tomar en

cuenta un esquema de distribucin de frecuencias que considere redes cercanas y

otras posibles fuentes de interferencia. Como era de esperarse, se presentaron

comportamientos similares a Alfa en los equipos Gamma, Delta y Beta (figuras 43,

44, 45).

Figura 43. Cobertura alcanzada con el punto de acceso Gamma en cuarto piso, Holiday Inn Express Puebla.


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Figura 44. Cobertura alcanzada con el AP Delta en cuarto piso, Holiday Inn Express Puebla.

Figura 45. Cobertura alcanzada con AP Beta en cuarto piso, Holiday Inn Express Puebla.


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Figura 46. Cobertura alcanzada en cuarto piso con los cuatro puntos descritos en las figuras 43,

43, 44 y 45 (Alfa, Gamma, Delta y Beta), Holiday Inn Express Puebla.

Con un esquema de cuatro puntos de acceso se alcanzara una cobertura total del

servicio de Internet inalmbrico en las habitaciones de cada piso del hotel Holiday

Inn Express Puebla con niveles de seal considerablemente buenos, no obstante

si se quiere aumentar la calidad de servicio en algunas reas es posible reforzar la

infraestructura de red inalmbrica con un quinto punto de acceso en los pasillos

largos, el nico detalle a considerar sera la potencia a la que deberan operar los

radios de esos equipos para no generar interferencia excesiva entre ellos.


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Figura 47. Cobertura de la red inalmbrica en sexto piso12

, Holiday Inn Express Puebla.

12 A diferencia de los niveles anteriores, los pisos 5, 6 y 7 contaban con mejor cobertura debido a

que tenan mayor nmero de puntos de acceso (figura 47), simulando la red con la misma

distribucin de los niveles anteriores se obtuvieron resultados similares, con cuatro puntos de

acceso se alcanzara la cobertura deseada (figura 48) pero agregando un quinto equipo y

estableciendo potencias adecuadas, el servicio podra mejorar en algunas reas.


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Figura 48. Cobertura alcanzada con cuatro puntos de acceso en sexto piso, Holiday Inn Express

Puebla.

Nota: Personal del hotel coment que algunas suites tienen hornos de microondas, esos

dispositivos operan a una frecuencia de 2.45GHz, si estn en operacin generan

interferencia en la banda de 2.4GHz y por ende pueden afectar eventualmente el servicio

de Internet inalmbrico en reas cercanas a donde se ubiquen.


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6.3 Evaluacin y anlisis de datos.

Despus de obtener mediciones y recopilar informacin en sitio se observ que en

trminos generales la banda de frecuencias de 2.4 GHz no se encuentra muy

saturada en el hotel Holiday Inn Express Puebla, vase figuras 49-52. No obstante

se simul el funcionamiento de la misma migrando algunos puntos de acceso a

canales con menor uso, para as poder observar su comportamiento y determinar

un esquema de asignacin de frecuencias adecuado. El mtodo para determinar

el mejor esquema consisti en probar mltiples combinaciones de canales hasta

encontrar el menor traslape de frecuencias. Los resultados fueron muy similares a

los obtenidos con canales predeterminados sin embargo tericamente el ajuste

realizado emplea frecuencias con menor uso y por ende, los puntos de acceso del

hotel no compiten con otras redes por esa parte del espectro.

Figura 49. Distribucin de canales en la banda de 2.4GHz detectados en planta baja.


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Figura 50. Distribucin de canales en la banda de 2.4GHz detectados en Primer piso.

Figura 51. Distribucin de canales en la banda de 2.4GHz detectados en cuarto piso.


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Figura 52. Distribucin de canales en la banda de 2.4GHz detectados en sexto piso.

En las figuras 53 y 54, puede observarse ms interferencia que en la prueba de

simulacin previa al estudio de sitio, esto es algo lgico considerando la influencia

de redes cercanas al hotel y otras fuentes de interferencia.


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Figura 53. Traslape de frecuencias (Overlaping).

Figura 54. Traslape de frecuencias (Overlaping).


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Figura 55. Relacin seal a ruido (SNR).

Figura 56. Relacin seal a ruido (SNR).


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Considerando algunas aproximaciones basadas en datos reales se obtuv un

panorama ms cercano a lo que sera el funcionamiento real de la nueva red LAN

inalmbrica del hotel con equipos Aironet 2600 y Aironet 3600 de la marca Cisco.

A partir de las figuras 55 y 56 se puede establecer que el diseo propuesto

conserva una relacin seal a ruido sana, as que a nivel de ubicacin de los

puntos de acceso y cobertura del servicio de red LAN inalmbrica, la propuesta de

renovacin cubre con las expectativas esperadas por el hotel Holiday Inn Express

Puebla.

SSID: H_Express

Modo: Infraestructura Tipos de 802.11: b,g

N de PA: 12 Mejor intensidad de seal del PA:

-35dBm

Seguridad: Sin seguridad

Notas: Pas inesperado desde el punto de acceso, Interferencia: superposicin con los canales 1, 6, 11

Figura 57. Lectura registrada en piso 6


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Con base en los resultados obtenidos en el estudio de sitio se observa que la

mayora de los equipos de red LAN inalmbrica que utilizan el espectro

radioelctrico entorno al hotel Holiday Inn Express Puebla emplean los canales 1,

6 y 11 de la banda de 2.4GHz (canales predeterminados en Amrica). Por tal

motivo, segn sea el caso, es recomendable migrar a intervalos de frecuencias

ms libres (vase figura 58).

Diagrama representativo de asignacin de canales en la banda de 2.4 GHz.

Figura 58. Asignacin de canales en la banda de 2.4 GHz.


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Figura 59. Plano de ubicacin de puntos de acceso en planta baja.


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Figura 60. Plano de ubicacin de puntos de acceso en primer piso.


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Figura 61. Plano de ubicacin de puntos de acceso en segundo a sptimo piso.


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En la figura 57, se puede observar que el hotel no explota la banda de 5 GHz (slo

emplea estndares que trabajan en la banda de 2.4 GHz 802.11b/g). Actualmente

se estn desarrollando diversas innovaciones para redes inalmbricas en esa

banda de frecuencias (clientes que operan en la mejor banda disponible, el

estndar 802.11ac con mayores tasas de transmisin), de ser posible es factible

adquirir puntos de acceso duales (puntos de acceso que operen en ambas

bandas). Los equipos Aironet 2600 y Aironet 3600 de la marca Cisco son puntos

de acceso duales, en el tema de frecuencias de operacin pueden ser una opcin

viable a considerar para este proyecto.

Figura 62. Distribucin de canales en la banda de 5GHz detectados en planta baja.


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Figura 63. Distribucin de canales en la banda de 5GHz detectados en cuarto piso.

Figura 64. Distribucin de canales en la banda de 5GHz detectados en sexto piso.


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6.4 Propuesta

Despus de hacer una evaluacin completa, se puede concluir que los puntos de

acceso Cisco Aironet 2600 y 3600 sugeridos por el integrador son adecuados para

el proyecto de renovacin de la red LAN inalmbrica.

A partir de los resultados obtenidos, necesidades de conectividad, y

caractersticas del inmueble, se recomend un esquema de red LAN inalmbrica

conformado por al menos 33 puntos de acceso. Debido a sus caractersticas en un

primer planteamiento se consider sugerir exclusivamente los puntos de acceso

Cisco Aironet 360013 ya que son equipos ms robustos, sin embargo con el

objetivo de optimizar costos se presentaron a los involucrados dos alternativas que

brindaran una red de calidad sin descuidar la parte econmica, la primera de estas

opciones son puntos de acceso Cisco Aironet 3600 para las reas de mayor

afluencia de huspedes (Comedor, Salones, oficinas, etctera) y Cisco Aironet

13 Puntos de acceso propuestos por el integrador (Cisco Aironet 3600 y Cisco Aironet 2600). Previo

al estudio de sitio se realizaron ejercicios de simulacin de los equipos va software y se revisaron

sus hojas de especificaciones. Tambin se compar las caractersticas contra los equipos de

prueba (Cisco AP1242) y a travs de ello se observ que estos ltimos son un modelo que

actualmente fue reemplazado por el Cisco Aironet 1600. La diferencia principal entre los 1600,

2600 y 3600 es el nmero de antenas que posee cada equipo, a mayor cantidad de antenas el

punto de acceso soporta ms flujo de informacin. En trminos generales las coberturas de los

equipos son similares, as que en teora deberan presentar comportamientos muy parecidos a los

estudiados, sin embargo es comn que en la prctica ocurran algunas variaciones en los

resultados.


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260014 para la cobertura en habitaciones. La segunda opcin, ms completa que

la primera, es intercalar ambos modelos de puntos de acceso (16 Aironet 3600 y

17 Aironet 2600) para fortalecer el desempeo de la red en el rea de

habitaciones. Tomando en cuenta la relacin costo-beneficio, integrador y hotel

optaron por la segunda propuesta.

Figura 65. Punto de acceso Aironet 1600/2600/3600

De acuerdo a la cantidad de puntos de acceso estimados para el proyecto, as

como tambin con el propsito de proveer practicidad en la operacin y

administracin de la red LAN inalmbrica del hotel Holiday Inn Express Puebla, se

propus una solucin centralizada basada en una controladora de red inalmbrica

14 dem


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(Wireless LAN Controller)15 y puntos de acceso ligeros (Light Access Points)16,

figura 66.

Una controladora de red LAN inalmbrica se elige en relacin al nmero de puntos

de acceso que va administrar. Dado que el proyecto contempla un nmero de

equipos mayor a 25 y menor 50, la mejor opcin es una controladora AIR-CT2504-

50-K9 de la familia 2500 de Cisco.

Figura 66. Diagrama representativo de la WLAN del hotel Holiday Inn Express Puebla.

Los puntos de acceso recomendados traen integrada tecnologa Power over

Ethernet (PoE)17, as que para simplificar el suministro elctrico se sugiere un

15 Wireless LAN Controller: A travs de configuracin web se encarga de administrar las

comunicaciones entre los puntos de acceso. Este tipo de solucin puede detectar traslape de

canales y determinar la accin de disminuir la potencia de transmisin de un AP.

16 Puntos de acceso: Su tarea consiste en el envo de beacons, monitoreo de los canales y

deteccin de otros puntos de acceso, transmisin de tramas desde los clientes hacia el WLC

(Wireless LAN Controller), y administracin de RTS/RTC.


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switch con PoE de 48 puertos que adems de interconectar los equipos brindara

la energa necesaria para su operacin.

Para fines de administracin en la red del hotel, es altamente recomendable que

cada servicio tenga su propia VLAN (VLAN VoIP, VLAN datos, VLAN Wireless,

etc.). Es as que los equipos de red LAN inalmbrica debern estar configurados

dentro su respectiva VLAN.

Adems de un SSID en la LAN inalmbrica, tambin es importante asignar una

nomenclatura a los puntos de acceso, preferentemente se recomienda hacer

referencia a su ubicacin (ejemplo: AP-Piso1_A), ya que en caso de falla, el

nombre ayudar a encontrar de manera ms eficaz el equipo en cuestin.

17

Power over Ethernet (PoE), es una tecnologa que incorpora alimentacin elctrica a una

infraestructura LAN estndar a travs de Ethernet.


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7. Participacin profesional

Roland Consulting de Mxico (RCM) es una empresa nacional que ofrece

servicios de ingeniera y consultora en tecnologas de la informacin y

comunicaciones. Tradicionalmente la competencia distintiva18 (en ingls Core

business) de la empresa han sido las redes de datos, especialmente lo

relacionado con routing and switching, sin embargo tambin existe un desarrollo

importante en temas de redes inalmbricas, telefona IP y seguridad en redes.

Dentro de mis actividades principales en la empresa se encuentran la consultora,

diseo e implementacin de soluciones, configuracin de equipos, soporte a

redes, revisin y elaboracin de documentacin tcnica (anlisis de

requerimientos, propuestas, diagramas de red, memorias, etc.) y atencin a

clientes.

En temas de consultora mi labor es ofrecer soluciones acordes a las necesidades

del cliente, en caso de tratarse de redes existentes planteo oportunidades de

mejora y busco la manera de optimizar sus recursos. Tambin colaboro con el

rea comercial a travs del diseo de soluciones y elaboracin de propuestas

tcnicas. As mismo, me encargo de la elaboracin de las memorias tcnicas,

18

Una competencia distintiva, tambin llamada competencia bsica, competencia esencial, o competencia clave o tambin "Giro del negocio" y conocida en ingls por Core Business o Core Competent, se refiere en gestin empresarial, a aquella actividad capaz de generar valor y que resulta necesaria para establecer una ventaja competitiva beneficiosa para la organizacin. (Bueno Campos, 1996)


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diagramas de red o cualquier otro documento que dependa del departamento de

ingeniera.

Cuando se trata de algn proyecto nuevo participo en la etapa de implem

Proyecto de renovación de la red LAN

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