Wireless LAN: Diseño

César A. Cabrera E.

Ingeniero de Sistemas y Computación UTPInstructor Academia Regional de Networking UTPCCNP en proceso (BSCI)CISCO Certified Networking Associate (CCNA)CISCO Certified Academy Instructor (CCAI)----- www.cesarcabrera.info ----- Pereira, 2007 ---

Modelo de diseño en tres capas● Capa de Acceso: Elementos que dan acceso a la red a las

estaciones– Introduce tráfico a la red, Control de acceso,

autenticación/autorización/contabilización, filtrado del tráfico, redireccionamiento.

– Las redes inalámbricas se deben contemplar en esta capa.● Capa de Distribución: intercomunicar partes de la red.

– Redistribución de tráfico, control/redirección de tráfico, Acceso a los servicios de la infraestructura, manipulación de paquetes, conectividad basada en políticas

● Núcleo: Conmutación de alta velocidad– No se manipula tráfico.

WLAN Modelo de diseño

Papel de WLAN en la infraestructura

Dos ambientes: ● WLAN in-building● WLAN Building-to-building

Posibles Requerimientos● Cobertura/Velocidad● Roaming transparente● Redundancia● Autenticación/Autorización

Papel de WLAN en la infraestructura

Sobreposición: ● Canales diferentes evitan interferencia● Sobreposición de celdas permiten el

roaming transparente (si los AP lo soportan).

Otras consideraciones● Repetidores: Aumentar el alcance (necesita

un 50% de sobreposición en el mismo canal), reduce drásticamente el rendimiento de la red.

● Redundancia: varios AP en el mismo canal, Hot Standby de CISCO.

● Escalabilidad: AP = Hub, sólo con varios AP en diferentes frec. Se puede lograr lo que se hace con Switches.

Disposición de los APCriterios: ● Velocidad mínima requerida.● Nivel de movilidad● Densidad de usuarios.

Cobertura:● Usar frecuencias diferentes para c/AP.● Ubicar los AP según necesidad de

cobertura y velocidad mínima.● Determinar necesidades de densidad de

usuarios (A más usuarios menos ancho de banda por frecuencia).

Pasos● Determinar la mejor posición de los AP● Establecer las frecuencias de operación

Canales sin interferencia en 802.11b

Disposición en 802.11b

Disposición en 802.11a

Transferencia Adaptable

Tasa de Transferencia Adaptable

Tecnologías complementarias

● VLAN– Seguridad, Tipos específicos de trabajo, Flujo de

tráfico/Broadcast, troncalización (Trunking).● QoS

– WLAN da prioridad a cierto tráfico: diferencia fundamental con Ethernet alambrado

● Mobile IP– Roaming de usuarios conservando la IP

Tecnologías complementarias● VLAN

– Seguridad, Tipos específicos de trabajo, Flujo de tráfico/Broadcast, troncalización (Trunking).

Tecnologías complementarias

● QoS– Usa CoS de

Ethernet para marcar el tráfico y eDCF+TxOP para priorizar el medio.

Tecnologías complementarias● Roaming

– Capa 2: Asociar cliente de AP a otro AP (IAPP propietarios)

– Capa 3: Conservar IP entre APs en diferente subred

– Mobile IP: Estándar que requiere software en c/cliente.

– Proxy Mobile IP: CISCO mecanismo del IOS para tunelizar el roaming.

Servicios del AP● Telnet/SSH: Administración remota encriptada● Hot Standby: Redundancia● CDP: Reconocimiento de otros dispositivos CISCO● DNS: Servidor de nombres● HTTP: Administración por Navegador● Proxy Mobile IP: Roaming transparente de capa 3● QoS: Configuración detallada de la sensibilidad del AP a la

CoS● NTP: Sincronización de hora/fecha -seguimiento de

eventos-.

Administrabilidad CISCO

Topología típica de Bridge

● Bandas 802.11a: UNII-1,2,3

● Papel como root/no root.

● Modo instalación● PoE: Power over

Ethernet

Bridges CISCO● Serie BR350

– Puentes para interiores/exteriores● Serie WBR350

– Puentes para interiores con capacidad para conectar hasta 8 clientes.

● Serie 1400– Puentes de exteriores de alto rendimiento (No

soporta múltiples SSID, Proxy Mobile IP, Hot Standby, World Mode, Broadcast Key Rotation).

● Diferentes opciones de antena (incluída o no incluída) según la aplicación.

Antenas● Dirección

– Direccional, Omnidireccional, ancho del foco (Beamwidth)

● Frecuencia de operación– 2.4GHz, 5GHz, Bandas UNII-1, UNII-2, UNII-3,

ancho de banda.● Polarización

– Lineal Vertical, Lineal Horizontal, Circular.● Parámetros: Bandas, ancho del foco (BeamWidth),

Ganancia (Gain), Polarización, Diversidad(Diversity), Potencia.

Antenas: Dirección

Antenas: Frecuencias/BW

● Calibradas para operación en una frecuencia en particular.

● Ancho de banda: (Ff-Fi)/Fc (Frec. Max, Frec. Mín, Frec. Central).

Antenas: Potencia/Ganancia● Potencia y Ganancia

están estrechamente relacionadas: Potencia es la energía radiada y ganancia es la efectividad de la antena en focalizarla.

● Potencia = mW ó dBm● Ganancia = dBi/dBd, a

< ancho del foco, > ganancia.

Ancho de foco medido en grados a la distancia en que la potencia es la mitad de la inicial.

Antenas: Patrones de radiaciónAntena Isotrópica: Referencia para FCC y CISCO. G = 0dBi

Antena Dipolar: Referencia para otros dom. De regulación. G=2,14 dBi

Antenas para AP

Antenas para Bridge

Antenas: Omnidireccionales

H-Plane: Plano Horizontal, Vista desde arriba.

E-Plane: Corte Vertical, Plano de elevación.

Antenas: Omni

E-Plane

Antena de parche para Techo:●Omnidireccional de 2.2dBi●Indoor, 213/61m

Antenas: Omni

E-Plane

Antena de montaje en Techo:●Omnidireccional de 5.2dBi●Indoor/Outdoor, 107/30m

Antenas: Omni

E-Plane

Antena de montaje en mástil:●Omnidireccional de 5.2dBi●Outdoor, 151/43m

Antenas: Omni E-PlaneAntena de montaje en mástil:

●Omnidireccional de 12dBi●Outdoor, 1500/400m

Antenas: Omni E-Plane

Antena de montaje en columna:●Omnidireccional de 5.2dBi●Indoor, 151/43m

Antenas: Omni

● Antena de doble función integrada en AP 1200: Instalar en pared=6dBi/Instalar vertical = 5dBi

Antenas: Direccional

Antenas: Direccional

Yagi 13,5dBiOutdoor, 10,5/3Km

Antenas: Direccional

28dBi

Plato sólido●outdoor, 40/18Km

Antenas: Direccional

Antena sectorial●9,5dBi●Ancho de foco 90º●Punto a multipunto con cisco Aironet 1400

Antenas

Cable del BR a la antena

● Usar siempre los cables incluídos en el kit.● Calcular la pérdida en el cable.

Amplificadores

● FCC: Sólo se puede usar amplificador si se vende con la antena y el AP.

Protección contra sobrevoltaje

● Drenar electricidad estática● Proteger contra inducción

eléctrica (No descargas directas).

● Debe estar apropiadamente aterrizada (<25Ω)

Ingeniería de enlace

● Determinar la línea de vista● Determinar altura de las

antenas (y torres).● Determinar posiciones

alternativas de las antenas● Proporcionar soluciones si hay

obstáculos

Ingeniería de enlace

● Línea de vista = Zona de Fresnel

Ingeniería de enlace

● Curvatura terrestre: Después de 11Km (7Millas)

Ingeniería de enlace

● Alineación de antenas: Modo instalación● EIRP

EIRP= Potencia Tx + Ganancia – Pérdida Cable.● Otros países tienen un EIRP de 20dBm

Ingeniería de enlace

Otros dominios de regulación (P.ej.: ETSI y Japón) exigen 20dBm.

Estudio de sitio● Informe escrito de las condiciones del

espacio.● Recorrido físico de toda el área de cobertura.● Establecimiento temporal de los AP o

Bridges.● Descubrir obstáculos físicos, interferencia.● Calcular necesidad de torres y altura, mejor

disposición de APs● Requiere planificación minuciosa, tiempo,

equipo, coordinación.

Estudio de sitio● Requerimientos del cliente: Cuántas STA, dónde,

rendimiento, cobertura● Factibilidad de la cobertura, Interferencia de otros

equipos/ruido de banda estrecha, Limitaciones● Pasos

– Determinar herramientas necesarias y configuraciones

– Investigar regulación local.– Obtener y preparar equipo necesario– Efectuar el estudio de sitio y documentarlo

detalladamente

Estudio de sitio● Estar preparado para responder preguntas● Vestirse adecuadamente● Inducir sensación de confianza en el cliente● Vista o tenga a mano credenciales de la empresa● Tenga tarjetas de negocios disponibles● Traiga equipo necesario● Tenga en cuenta las normas de la empresa cliente

Estudio de sitio● Seguridad

– No toque o mueva la antena mientras está recibiendo/transmitiendo

– No sostenga la antena cerca o en contacto con partes expuestas del cuerpo mientras está Tx

– No encienda los radios o intente establecer enlaces sin conectar las antenas

● Tenga en cuenta la regulación de seguridad local● FCC

– Dipolos a más de 20cm de cualquier persona– Antenas de alta ganancia a más de 30cm– Antenas de alta ganancia instaladas por profesionales

Estudio de sitio● Material recomendado

– Access Points, Dispositivos Cliente, Portátil, Paquete adicional de baterías, Antenas, Cámara, Cables de varias longitudes y material para ponchar.

● Otro material– Amarras, Cinta aislante, Linterna, Mismo equipo que

usará el cliente, Etiquetador, Escalera, Extensiones, Dispoitivos de medida -flexómetro, rueda de medida, etc-, protección -casco, gafas, guantes-, binoculares o telescopio, dispositivos de comunicación -walkie talkies-, marcadores, cintas de colores, analizadores de espectro.

● Se puede necesitar una grúa o un elevador en tijera.

Estudio de sitio● Información de la infraestructura instalada● Planos de los edificios● Diagramas del trazado esperado● Mapa de red físico y lógico● Protocolos y servicios que presta la red● Normas de nomenclatura de la organización

Estudio de sitio

Se instala con el driver de la tarjeta inalámbrica CISCO, opera en dos modos: Pasivo (analiza el espectro y muestra los resultados), Activo (Envía paquetes para encontrar APs).

Estudio de sitio

Ejemplos

Conexión punto a punto a 800m sobre una calle ordinaria.Altura de antenas 3,9mCable en A: 6m, Cable en B: 15mAntenas tipo Parche

Ejemplos

Área rural a 40KmAntenas tipo disco sólidocables a mínima longitud.

Ejemplos

Punto a multipunto en área metropolitanaAntena omnidireccional, posible interferencias, se asume que no hay interferencia.

Ejemplos

Múltiples enlaces Punto a punto en área metropolitanaAsumiendo problemas de interferencia, ventaja: más rendimiento.

Ejemplos

CISCO tiene una hoja de cálculo con todos los parámetros.

Protección contra sobrevoltaje