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¿CÓMO DISEÑAR UNA RED WI-FI?

Las redes Wi-Fi están siendo cada vez más usadas y las necesidades de los clientes hacen que se requiera transmitir cada vez más cantidad de información. Las redes inalámbricas de alta densidad, son típicamente consideradas en entornos en los que el número de dispositivos y el rendimiento de las aplicaciones requieren exceder la capacidad disponible de un diseño de una red Wi-Fi tradicional o la red que ofrece un proveedor de internet.

El enlace Wi-Fi entre un cliente y un Access Point es compartido entre todos los clientes que se encuentren dentro del rango de alcance de una frecuencia en particular; por lo tanto, la intensidad de señal no es en realidad una indicación de calidad del enlace, como sucede en una conexión por cable. En el caso de las redes Wi-Fi, la capacidad de la red debe ser determinada por la demanda de clientes; por lo tanto esta debe estar diseñada para distribuir la carga de manera efectiva en todo el espectro disponible. Otros factores como la capacidad espectral, la utilización de canales, la interferencia, la reutilización de frecuencias y los requisitos reglamentarios se convierten en variables de diseño críticas, además de la cobertura y la intensidad de la señal. Esto requiere un análisis detallado de las capacidades del cliente, los requisitos de aplicación, las características de las instalaciones y el uso apropiado de Access Point suficientes. El objetivo es segmentar al máximo los dominios de los clientes utilizando radios diferentes para aumentar al máximo la capacidad espectral disponible.

Este documento técnico describe un conjunto de principios simples que se pueden utilizar como una guía básica para el diseño de redes Wi-Fi de alta densidad. Esta lista de principios no pretende ser exhaustiva, sino más bien un resumen rápido de los puntos más importantes a tener en cuenta.

PRINCIPIO N°1: LA COBERTURA DE UNA RED WI-FI NO GARANTIZA UNA CAPACIDAD ADECUADA

Históricamente, muchas redes Wi-Fi se han diseñado para proporcionar una cobertura básica a lo largo de un área de servicio deseada, por este motivo un diseño de “cobertura orientada” puede satisfacer las necesidades básicas de acceso a una red Wi-Fi y apoyo a sólo unos pocos usuarios. Se requiere un enfoque diferente para el diseño de una red en crecimiento. Las redes Wi-Fi modernas deben ser diseñadas para soportar las necesidades actuales y prever una capacidad y rendimiento futuro.

Existen diferencias significativas entre las capacidades de las redes Wi-Fi diseñadas para la cobertura frente a los diseñados enfocados en el desempeño. Los matices entre estos dos enfoques a menudo no son bien entendidos por el usuario final. Se ha demostrado que el uso de las barras de señal inalámbrica como una representación de la viabilidad de la red, es un indicador muy pobre sobre el éxito de la red, el cual obtener una experiencia satisfactoria para el usuario. Un diseño de cobertura orientada a menudo no tiene en cuenta otras variables críticas necesarias para satisfacer las necesidades de rendimiento como las siguientes:

PRINCIPIO N°2: ENFOQUE ADECUADO DE PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE REDES

Cuando se trabaja con redes WLAN de alta densidad, es importante colocar suficiente atención en la planeación y el diseño de la red. También es importante garantizar que el equipo de red que se compre es capaz de ofrecer, tanto un alto rendimiento como funciones de optimización para un espectro limitado.

• Reducción al mínimo de la interferencia de canales vecinos.• Maximización de la capacidad espectral por medio de la localización de diferentes frecuencias. • Optimización del ancho de banda para hacer un mejor uso de la capacidad espectral disponible.• Equilibrio en el número de clientes por Access Point. • Diseño basado en calidad de servicio.

En el proceso de recopilación de requisitos, es posible identificar los objetivos de diseño de la red, para que la red Wi-Fi satisfaga las necesidades solicitadas. Una planificación adecuada requiere un profundo conocimiento de los dispositivos que podría tener el usuario final y sus capacidades, la densidad de clientes en cada área de cobertura y las aplicaciones que dependen de un buen rendimiento de la red WLAN.

El diseño de la red consiste en la síntesis de las necesidades identificadas en una arquitectura de red que cumpla con los requisitos de rendimiento establecidos. Esto se logra al realizar los siguientes pasos. En primer lugar, identificar las capacidades del cliente y los requisitos de rendimiento de la aplicación. En segundo lugar, determinar los Access Points y las capacidades de radio necesarias para apoyar las necesidades de los clientes y de las aplicaciones identificadas. En tercer lugar, determinar el tipo y la cantidad apropiada de Access Points, así como los accesorios que usted necesita y su ubicación en el sitio para obtener una cobertura óptima basada en las características de las instalaciones. La realización de estudios de campo para recolectar la información necesaria y verificar las decisiones de diseño, son fundamentales para la creación del diseño exitoso de una red Wi-Fi.

PRINCIPIO N°3: IDENTIFICAR LAS CAPACIDADES DE LOS DISPOSITIVOS

El proceso de recopilación de requisitos debe ser el primer paso en el diseño e implementación de una red WLAN. A través del proceso de recopilación de datos, es posible identificar las características de diseño que ayudarán a obtener los niveles de rendimiento deseados.

En primer lugar, se deben identificar los tipos de dispositivos cliente que se usarán en el medio, sus cantidades, así como sus capacidades de radio inalámbrico. La red inalámbrica debe servir a todos los dispositivos de forma simultánea. Debido a que el Wi-Fi aprovecha un medio RF compartido, el diseño y la configuración de la red deben equilibrar los requisitos de todos los clientes. Identificar el tipo de radio en cada dispositivo y sus certificados IEEE (802.11b/g/a/n) ayudará a determinar las velocidades de datos, las bandas de frecuencia compatibles y las capacidades de rendimiento de las aplicaciones. Una vez que haya identificado el tipo de radio, incluyendo el número de flujos espaciales 802.11n compatibles, es importante determinar la velocidad máxima de datos Wi-Fi que el dispositivo es capaz de lograr y en qué canales y bandas. La máxima velocidad de datos ayuda a esclarecer la rapidez con la que un cliente puede transmitir y recibir datos, lo cual afecta la cantidad de tiempo al aire utilizado para alcanzar el nivel de rendimiento requerido por las aplicaciones de destino y la planificación de la capacidad total de la red.

El siguiente paso es determinar el rendimiento de la aplicación con mayor consumo de red en cada tipo de dispositivo inalámbrico que estará en la red. Esto permite estimar la cantidad máxima de rendimiento TCP/IP que se puede lograr. La cantidad de sobrecarga de la red debe ser determinada a través de pruebas en campo o a través de una suposición sensata. Es común para las redes Wi-Fi tener entre un 40% y un 60% de sobrecarga con respecto a los resultados obtenidos en las pruebas. El mejor y más exacto método de determinación de las capacidades de rendimiento de un dispositivo, es realizar pruebas en vivo con los dispositivos clientes que se utilizarán y los mismos equipos de red y parámetros de configuración que se utilizarán en la implementación.

CATEGORÍA DE DISPOSITIVOS COMUNES Y CAPACIDADES

PRINCIPIO N°4: IDENTIFICAR EL RENDIMIENTO PARA CADA TIPO DE DISPOSITIVO

Una vez que los dispositivos cliente y las capacidades de radio han sido identificadas, se debe continuar con las aplicaciones que se van a utilizar y los requisitos de rendimiento de las mismas para cada dispositivo. Un conocimiento profundo de las necesidades de las aplicaciones proporcionará la información necesaria para diseñar una red que satisfaga las necesidades del usuario final. A través de este proceso, es posible identificar las aplicaciones críticas y no-críticas utilizadas en cada dispositivo y establecer el nivel de rendimiento de las aplicaciones de destino por cada dispositivo en la red.

Las clases de solicitud comunes y los requisitos típicos de ancho de banda se enumeran en la siguiente tabla:

CLASES DE APLICACIONES COMUNES, REQUISITOS DE RENDIMIENTO Y CALIDAD DEL SERVICIO:

Estas aplicaciones sólo se proporcionan cómo una referencia genérica. Los administradores de red deben investigar los requisitos específicos de las aplicaciones a utilizar en cada proyecto.

PRINCIPIO N°5: PRONÓSTICO DE AP Y CAPACIDAD DEL CANAL

Una vez se han identificado los requisitos del dispositivo cliente y de la aplicación, el administrador de la red puede predecir la capacidad de radio requerida por el Access Point y posteriormente, calcular el número de puntos de acceso. El pronóstico se deriva mediante la estimación de la carga de la red o el tiempo al aire necesario para cada dispositivo cliente, el cual le permite alcanzar el nivel de rendimiento esperado a las aplicaciones de destino. Esto se representa como un porcentaje del tiempo de emisión que será consumido por cada dispositivo cliente en un radio de AP. Con la suma total se puede predecir la capacidad de AP requerida para apoyar a todos los clientes al mismo tiempo.

En primer lugar, se debe determinar la cantidad de tiempo al aire que consumirá la aplicación de destino cuando se utiliza en cada tipo de dispositivo, dividiendo el rendimiento requerido por el rendimiento máximo TCP o UDP que es capaz de lograr el AP. Por ejemplo, una aplicación de video estándar TCP de 1 Mbps corriendo en un iPad 2 de Apple, en una red que es capaz de alcanzar un máximo de 30 Mbps de rendimiento TCP, se obtiene un consumo de tiempo al aire del 3,33% por cada dispositivo en un canal particular. Esto significa que cada iPad 2 que ejecuta la aplicación de video requiere 3,33 % de la capacidad de un solo Access Point (suponiendo que no hay ruido o interferencia externa). Lleve a cabo este cálculo separado para cada tipo de dispositivo y aplicación que será usada en la red.

En segundo lugar, se multiplica la cantidad de dispositivos cliente totales para cada tipo de dispositivo, por el tiempo al aire requerido por dispositivo, para determinar el número de AP’s necesarios para la red. Por ejemplo, si hay 40 iPads de Apple en total y cada uno consume 3,33 % de tiempo aire, entonces se requiere un total de 1,33 AP’s para apoyar los 40 dispositivos al tiempo (40 x 3,33%). Lleve a cabo este cálculo individual para cada tipo de dispositivo que será utilizado en la red WLAN.

Por último, para pronosticar la cantidad de AP’s necesarios, agregue el número de radios que se deberían tener para apoyar cada tipo de dispositivo con el nivel de rendimiento requerido por todas las aplicaciones. Es posible ajustar el número de radios si sólo un porcentaje de clientes se conecta a la red simultáneamente.

Si todos los dispositivos cliente estarán en línea al mismo tiempo, entonces no es necesario realizar ningún ajuste. Si el resultado es un número fraccionario, simplemente se debe redondear al siguiente número.

Es importante comprender que la capacidad de los AP’s pronosticados es sólo una estimación. La capacidad final puede ser ligeramente diferente. La previsión es útil como un punto de partida para el diseño de la red Wi-Fi con un estudio del sitio. A través del proceso de inspección del lugar y la verificación de la capacidad esperada, es probable que se deban hacer modificaciones debido a las características de las instalaciones que requieren mayor capacidad de co-localización de los Access Points o cobertura en las zonas menos comunes tales como pasillos, escaleras y ascensores.

PRINCIPIO N°6: LA BANDA DE 5GHZ OFRECE UNA MAYOR CAPACIDAD QUE LA BANDA DE 2.4 GHz

La cantidad de espectro disponible limita la capacidad total de una red Wi-Fi conformada por múltiples celdas adyacentes. Una red inalámbrica conformada por varios AP’s requiere puntos de solape entre las células adyacentes para facilitar la continuidad del servicio en clientes móviles, ya que estos deambulan por el medio. Todas las estaciones Wi-Fi, incluyendo Access Points que operan en la misma frecuencia, deben competir por tiempo al aire entre ellos. Por lo tanto, la colocación de múltiples puntos de acceso operando en el mismo canal dentro de la misma área de servicio física no aumenta la capacidad. Por el contrario tiene el efecto contrario, pues aumenta la contención y reduce la capacidad.

Es fundamental que las celdas adyacentes operen en frecuencias diferentes para reducir la interferencia co-canal y aumentar así la capacidad de la red. Cuando las estaciones Wi-Fi funcionan en frecuencias que no se superponen, es menos probable que sus transmisiones interfieran con las de otro AP. En efecto, mediante la segmentación de grupos en diferentes frecuencias, el dominio de colisión se hace más pequeño. Esto sirve para reducir la interferencia de estaciones y por lo tanto aumenta la capacidad dentro de cada celda.

Existen diferencias significativas entre la cantidad de espectro sin licencia disponible en la banda de 2.4 GHz y el diseño de redes en 5 GHz. La banda de 2.4 GHz está compuesta por sólo tres canales de 20 MHz que no se superponen (22 MHz para el estándar 802.11b).

En Japón existen 4 canales que no se superponen, pero el canal 14 está restringido para DSSS/CCK.

Figura 1: Relación de canales en el espectro de 2.4 GHz

Debido a la cantidad relativamente escasa de espectro disponible en la banda de 2.4 GHz, normalmente no hay suficientes canales disponible en un edificio para servir a una población de clientes sin afectar negativamente el plan de reutilización de canales no superpuestos.

La banda de 5 GHz está conformada por cuatro bandas de frecuencias únicas y un total de 23 canales de 20 MHz que no se superponen. En contraste con la banda de 2.4 GHz, la banda de 5 GHz ofrece mucha más capacidad espectral para las redes Wi-Fi. Esto facilita una mayor separación entre los puntos de acceso que operan en el mismo canal y permite un mejor plan de reutilización de frecuencias. En entornos de alta densidad, múltiples radios de 5 GHz pueden ser físicamente co-localizados utilizando diferentes canales, con el fin de aumentar la capacidad.

Dos de las cuatro bandas de 5 GHz vienen con restricciones regulatorias que pueden hacer su uso poco atractivo y reduce de forma significativa la capacidad disponible. Dos de estas bandas, UNII-2 y UNII-2 extendido (UNII-2e), requieren de selección dinámica de frecuencias (DFS) para detectar y evitar interferencias con los sistemas militares y radares meteorológicos. Las regulaciones son estrictas en exigir el cese inmediato de la transmisión cuando se detecta el radar. Esto puede causar interrupciones del servicio en las redes Wi-Fi mientras se informa a los clientes conectados sobre un nuevo canal seleccionado. Las redes Wi-Fi en zonas que carecen de sistemas militares o de radares meteorológicos pueden operar en las bandas DFS con relativa confianza, pero la infraestructura y equipamiento del cliente deben admitir canales UNII-2 y UNII-2e para que ese despliegue sea eficaz.

En general, la banda de 5 GHz ofrece mucha más capacidad que la banda de 2.4 GHz. Sin embargo, los diseñadores de redes deben todavía ser conscientes del impacto que la desactivación de los canales DFS tendrá en la capacidad de la red y el plan de reutilización de canales.

Figura 2: Relación de canales en el espectro de 5 GHz

PRINCIPIO N°7: USO DE CANALES A 20 MHz

La capacidad espectral disponible también está influenciada por el ancho del canal operativo. Esto es de consideración primordial en la banda de 5 GHz, donde es común encontrar canales con anchos de banda mayores para aumentar la capacidad de la celda. 802.11n introduce canales con anchos de 40 MHz para aumentar el ancho de banda máximo y el rendimiento dentro de una sola celda Wi-Fi. La próxima modificación 802.11ac introducirá aún mayores anchos de banda que pueden ir desde 80 MHz hasta 160 MHz como se muestra a continuación.

El aumento del ancho del canal es atractivo debido a que aumenta la velocidad de datos máxima y el rendimiento para los clientes individuales que puedan funcionar en todo el canal, lo cual es muy notorio para los usuarios finales y logra crear la percepción de una red inalámbrica de alto rendimiento. Sin embargo, el uso de canales de mayor ancho en una red de alta densidad puede tener el efecto contrario, reduciendo el número total de canales disponibles para su reutilización entre AP’s adyacentes y puede reducir la capacidad global de la red.

En las redes Wi-Fi de alta densidad, la reutilización de canales y la segmentación de los dispositivos cliente en dominios de colisión separados, es de mayor importancia que el ancho de banda de los canales y el rendimiento máximo por dispositivo cliente, debido a la eficiencia del uso del espectro. Limitar el número de canales disponibles para el reúso de frecuencias mediante el uso de canales con mayor ancho de banda puede reducir la capacidad global de la red. En redes a 2.4GHz se recomienda siempre utilizar un ancho de banda de 20 MHz.

PRINCIPIO N°8: PROPORCIONAR SEÑAL DE ALTA CALIDAD A TODAS LAS ÁREAS DE COBERTURA

Cuando se diseña una red por capacidad, los clientes deben conectarse a los Access Points a velocidades de datos lo más elevadas posibles, para maximizar el rendimiento de la aplicación. Esto mejora la capacidad de la red global mediante la reducción del tiempo al aire usado por cada cliente.

Muchos fabricantes de dispositivos recomiendan mantener una intensidad de señal mínima de -65 a -67 dBm con una SNR (relación señal ruido) de 25-30 dB para lograr el mejor rendimiento, especialmente para las aplicaciones multimedia (voz y video). Por lo tanto, las redes de alta densidad deben estar diseñadas para asegurar que los clientes siempre tengan una fuerte señal de dos Access Points configurados en canales que no se superpongan.

Figura 3: Capacidad espectral vs. ancho de banda del canal

Esto reduce efectivamente el tamaño de la celda Wi-Fi a la que pueden estar asociados los clientes para cada Access Point. Ya que los clientes se mueven más lejos del AP y la intensidad de la señal disminuye hacia el umbral de -67 dBm, estos deben ser capaces de descubrir un AP alternativo que puede seguir proporcionando una señal confiable. Esto requiere que los administradores de red diseñen una red Wi-Fi en la que las áreas de cobertura por AP proporcionen un solapamiento igual o superior a -67 dBm. Cuando se compara con una red orientada a la cobertura, el diseño puede requerir niveles mucho más bajos de señal; de -72 dBm por ejemplo. Esto reduce la eficacia de la celda.

PRINCIPIO N°9: MINIMIZAR LA INTERFERENCIA CO-CANAL (CCI) ENTRE AP’S

Un diseño de red orientado a la capacidad introduce un diferencia importante entre la distancia a la que los clientes podrán asociarse a un AP (rango de asociación mayor a -67 dBm) y la distancia a la que la señal del AP puede crear interferencia co-canal con otros Access Points que operan en el mismo canal (rango de entre -67 a -85 dBm). Por lo tanto, los puntos de acceso crearán interferencia co-canal en distancias mucho mayores a las que normalmente se pueden asociar los clientes. La interferencia co-canal es normalmente la causa más significativa de limitación en el rendimiento y capacidad en una red Wi-Fi.

Figura 4: Velocidad de datos vs. rango de cobertura

Figura 5: Asociación vs. Rango de contención

El resultado de la interferencia co-canal es que los AP’s están compartiendo la capacidad y el tiempo al aire disponible. Por este motivo no es posible añadir más capacidad a una red con la instalación de más Access Points. Si se hace sin tener en cuenta la consideración de canales, solo se va a lograr que se comparta la capacidad entre los equipos asociados. Por el contrario, los AP’s adicionales deben configurarse para operar en canales que no se superponen y así aumentar la capacidad global de la red.

Los administradores de red deben diseñar celdas con solapamiento entre AP’s vecinos en diferentes canales a niveles superiores a los -67dBm y desarrollar un plan de canales que minimice la interferencia co-canal entre los Access Points configurados en el mismo canal, para que solo exista solapamiento en niveles por debajo de los -85 dBm.

El diseño de un plan de canales que reduzca la interferencia co-canal es mucho más sencillo al utilizar la frecuencia de 5 GHz que la banda de 2.4 GHz, debido a la cantidad de capacidad espectral disponible. Al existir un mayor número de canales disponibles que no se superponen, es posible obtener una mayor separación física entre los puntos de acceso que operan en el mismo canal. En la mayoría de los entornos, no es posible eliminar la interferencia co-canal en la banda de 2.4 GHz por tener sólo tres o cuatro canales que no se superponen. Sin embargo esto depende en gran medida de las características de la instalación donde se está ubicando el servicio inalámbrico.

PRINCIPIO N°10: ADAPTAR EL DISEÑO A LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS INSTALACIONES

El diseño de la red Wi-Fi debe tener en cuenta las características de las instalaciones donde se requiere el servicio inalámbrico. Los materiales utilizados en la construcción de edificios tendrán un impacto significativo en la propagación y atenuación de la señal RF. Por este motivo los diseños serán diferentes para las diversas áreas, tales como pequeños espacios cerrados, áreas con grandes espacios abiertos y áreas al aire libre.

Figura 6: Interferencia co-canal

Los materiales de construcción de edificios y otras fuentes de atenuación de la señal RF ayudan a crear dominios separados de colisión RF, lo que permite una mayor flexibilidad en la reutilización de canales y aumenta la capacidad de la red. En instalaciones para espacios pequeños y cerrados, en especial en lugares donde los materiales de construcción absorben fácilmente las señales RF y proporcionan una mayor atenuación de la señal, pueden permitir una mejor reutilización de los canales al mantener aisladas las áreas. Por otro lado, las instalaciones con grandes espacios abiertos, a menudo carecen de la atenuación suficiente, lo que hace que la reutilización de canales, especialmente en la banda de 2.4 GHz sea más complicada sin crear interferencia co-canal. El uso de construcción de instalaciones para aislar AP’s entre sí, puede ser especialmente útil en el diseño de un plan de canales para la banda de 2.4 GHz. Habiendo sólo tres canales que no se superponen, normalmente no se proporciona la suficiente capacidad espectral para aislar adecuadamente los vecinos de la interferencia co-canal, a menos que exista suficiente atenuación de la señal de RF.

En casos específicos, puede ser necesario ubicar múltiples puntos de acceso en un solo espacio físico para proporcionar la capacidad requerida. Una sala de conferencias, un gimnasio o una sala de exposiciones pueden requerir más capacidad que tres AP’s de doble radio operando en varios canales de 2.4 GHz y 5 GHz que no se superponen. Usted puede utilizar varias técnicas para aumentar la capacidad de la red cuando existan zonas de alta demanda:

Figura 7: Construcción de instalaciones para la reutilización de canales

• Utilice antenas semi-direccionales con potencia de transmisión baja para limitar el área de cobertura de los AP’s. • Utilice diferentes canales de 5 GHz que no están en uso para suplir las necesidades de la red. Esto se puede lograr mediante el uso de Access Points de doble radio con acceso restringido para la banda de 5 GHz o mediante el uso de AP’s configurados para operación únicamente en 5 GHz.• Suplir las necesidades de la red a través de AP’s a 2.4 Ghz instalados en lugares donde la atenuación de la señal RF reduce la propagación de la señal en sólo una parte de la zona de cobertura como por ejemplo el lado opuesto de una pared o debajo del suelo.

Cuando se utiliza cualquiera de estas técnicas, se debe asegurar que todos los AP’s se ubiquen a un mínimo de 3 metros de distancia el uno del otro para reducir la interferencia de canal adyacente (ACI). Además, los puntos de acceso deben ser configurados para usar canales no adyacentes y se debe ajustar la potencia de salida correspondiente.

La instalación también puede requerir puntos de acceso adicionales para proporcionar cobertura en las zonas menos comunes que serán utilizados a la ligera, como pasillos, escaleras y ascensores. La cobertura en estas áreas dependerá del comportamiento de los usuarios con las aplicaciones admitidas en el medio. Por ejemplo, en entornos en los que se utiliza voz sobre IP (VoIP), es común que los usuarios esperen cobertura en pasillos y escaleras de modo que las conversaciones de voz puedan continuar sin interrupción mientras se mueven a lo largo de la instalación.

PRINCIPIO N°11: REALICE SIEMPRE UNA INSPECCIÓN DEL LUGAR

Las mediciones en sitio son un componente crítico para la implementación de una red Wi-Fi de alta densidad exitosa, que cumpla con las expectativas y necesidades de los usuarios. El proceso de estudio del sitio permite entender las características de propagación RF únicas de cada instalación y el medio en el que se instalará la red WLAN. Los administradores de red pueden validar los parámetros de diseño previamente recogidos a través de los modelos de predicción y las mediciones de la red en vivo, para asegurar que la red Wi-Fi cumplirá con los parámetros de cobertura, capacidad y rendimiento establecidos.

Existen tres tipos de estudios de campo: encuestas predictivas en sitio, encuestas pre despliegue en sitio (pre ubicación de AP’s) y estudios de campo posterior a la implementación. Es recomendable realizar los tres tipos de estudios de campo para entornos de alta densidad. De los tres tipos de estudio, la inspección del lugar después del despliegue de los equipos es el más crítico y siempre debe ser realizado.

Estudios predictivos en campo utilizan programas para PC especializados que permiten modelar las instalaciones y el entorno RF. Estas aplicaciones le permiten a un administrador de red hacer lo siguiente:

Figura 8: Utilizar AP’s adicionales para complementar la capacidad en 5 GHz

Una de las principales ventajas de los modelos de predicción es la capacidad de simular rápidamente varios escenarios de implementación y reducir las alternativas de diseño. Un estudio del sitio nunca será 100% exacto y aunque no puede sustituir los estudios de despliegue o la implementación, ayuda a agilizar el proceso.

Un estudio del sitio antes del despliegue, se lleva a cabo antes de la instalación de la red WLAN para determinar las características de propagación reales de la señal RF en el medio. Medir y registrar el comportamiento RF dentro de los resultados de la instalación, ayuda a que el diseño se ajuste a las propiedades físicas específicas del medio. También se utiliza para verificar y ajustar un diseño preliminar de la red Wi-Fi creada con un estudio de predicción para el sitio y puede reducir la necesidad de cambios en equipos de red una vez estos sean adquiridos e instalados. Un análisis del espectro en el lugar es primordial antes del despliegue, ya que puede ayudarle a encontrar las fuentes de interferencia RF que podrían ocasionar problemas de rendimiento WLAN.

• Delinear las zonas de cobertura requeridas utilizando planos de instalaciones• Definir las estructuras de las instalaciones para ayudar en la estimación de la atenuación de la señal RF • Establecer umbrales de intensidad de señal y rendimiento mínimos para las aplicaciones que los clientes necesitan • Predecir la cantidad, ubicación y el tipo de Access Points que deben estar instalados • Proporcionar los ajustes de canales y potencia que maximicen la capacidad espectral y reduzcan al mínimo la interferencia co-canal y la interferencia de canal adyacente (CCI/ACI).

Figura 9: Software de planeación

Un estudio del sitio posterior a la implementación, se lleva a cabo después de que el equipo se ha instalado y configurado. Esto refleja las características de propagación de señal RF reales del diseño de la red utilizados para el despliegue. En este punto, el equipo de red ya se ha instalado, y el enfoque de la encuesta es para validar que la instalación coincida con el diseño de red final.

PRINCIPIO N°12: DESACTIVAR CLIENTES CON BAJA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN

Las redes de alta densidad requieren que los clientes transmitan tramas en velocidades lo más elevadas posibles. El uso de mayores velocidades permite la transmisión de datos del cliente más rápido, reduce el uso de tiempo al aire del cliente y proporciona una mayor capacidad y rendimiento de la red.

La desactivación de las velocidades de datos más bajas, asegura que los clientes sólo puedan conectarse utilizando velocidades de datos elevadas y ayuda a evitar situaciones de clientes roaming “pegajosos” que pueden reducir la capacidad global de la red. La reducción del número de tipos de datos soportados por un punto de acceso también puede ayudar a minimizar el cambio de velocidad de datos. Esto puede aumentar el rendimiento de la red, ya que el cambio de velocidad de datos puede causar retransmisión excesiva de tramas.

El uso de cualquier tasa de transmisión de datos 802.11b debe evitarse a menos que sea absolutamente necesario. Estas transmisiones lentas utilizan un DSSS mayor y modulación HR/DSSS. Estos métodos de modulación anticuados consumen significativamente más tiempo al aire que los métodos OFDM usados en los sistemas 802.11g y 802.11n y requieren mecanismos de protección, tales como RTS/CTS y CTS-to-Self que puede traducirse hasta en un 40% de incremento en los gastos de protocolo. Por lo tanto, la eliminación de velocidades bajas y protocolos 802.11b aumentará la capacidad total del canal mediante la reducción de la utilización de tiempo de emisión de cada cliente. Sin embargo, si al menos un cliente 802.11b debe ser apoyado en la red, entonces la red y todos los clientes deben adaptarse a este requisito y permitir el uso de al menos una velocidad de datos 802.11b.

Para asegurar que los clientes sólo utilizan las velocidades de datos más altas, es necesario personalizar los AP’s para las bandas de 2.4 GHz y 5 GHz. Para esto se debe configurar un índice básico mínimo bastante alto para la trasmisión de datos (18 Mbps, por ejemplo) y desactivar todas las transmisiones de datos más bajas. Esto anima a los clientes a moverse de manera más agresiva entre los diferentes puntos de acceso con una intensidad de señal lo suficientemente fuerte como para mantener el uso de velocidades de datos altas, lo cual conserva el tiempo al aire y aumenta la capacidad general de la red.

Si existen problemas de compatibilidad con algunos clientes, establezca tasas de 6, 12, y 24 Mbps como básicas y 36, 48 y 54 Mbps como opcionales. Desactive todos los otros tipos. Si deben ser apoyados clientes 802.11b, ajuste 11 Mbps como la única tarifa básica y 18, 24, 36, 48 y 54 Mbps como opcionales. Desactive todos los otros tipos.

PRINCIPIO N°13: USE WPA2 (CCMP/AES) O SEGURIDAD ABIERTA Y HABILITE LA OPCIÓN QoS Para utilizar velocidades de datos 802.11n, se requiere el uso de seguridad WPA2-CCMP/AES o abierta. Evite seleccionar TKIP o WEP, ya que estos dan lugar a algunas limitaciones de operación para clientes 802.11a/b/g.

Utilice alguna de las siguientes opciones de seguridad de red:

Al habilitar seguridad de capa 2, asegúrese de elegir WPA2-Enterprise o WPA2-Personal y seleccione la encriptación CCMP/AES. Evite seleccionar WPA o WPA2 Automático o WPA para la gestión de claves y TKIP para el cifrado.

Además es recomendable utilizar un mecanismo QoS (Calidad del Servicio) como WMM (Wi-Fi Multimedia) para priorizar el tráfico y la confidencialidad de las transmisiones de voz y vídeo. WMM es requerido para transmisión de datos en 802.11n. Este proporciona técnicas de priorización de tramas, lo cual mejora significativamente el rendimiento del cliente, reduce el uso de tiempo al aire y permite una mayor capacidad de la red.

Figura 10: Personalización de las velocidades de transmisión

• WPA2 802.1X (Enterprise) • WPA2 PSK (Personal) • Private PSK (PPSK) • Abierta

PRINCIPIO N°14: HABILITAR CARACTERÍSTICAS PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL RENDIMIENTO

Band Steering es una tecnología que detecta si el cliente inalámbrico puede soportar la banda de 2.4 GHz y 5 Ghz. Si lo es, el sistema va a empujar al cliente a conectarse a la red de 5 GHz menos congestionada. Lo hace mediante el bloqueo de los intentos del cliente para asociarse con la red de 2.4 GHz. Dado que tanto 802.11n como los últimos estándares 802.11ac apoyan la banda de 5 GHz, esta función puede asegurar que se alcance el máximo rendimiento de los clientes sin sufrir los cuellos de botella ocasionados por los equipos que funcionan en los estándares 802.11b/g. De esta forma se puede aprovechar al máximo la última tecnología y al mismo tiempo garantizar la compatibilidad con los equipos existentes.

Esta funcionalidad permite una mayor utilización de la banda de 5 GHz, que ofrece un espectro más amplio y una mejor reutilización de canales. El resultado es menos interferencia co-canal y mayor capacidad global de la red. En estos ambientes, una mayor proporción de clientes en 5 GHz puede proporcionar una mayor capacidad de la que se obtiene al ubicar todos los clientes en 5 GHz o al dividir uniformemente los clientes entre las bandas de 2.4 GHz y 5 GHz.

El equilibrio de carga se puede utilizar para optimizar las asociaciones de clientes a través de un grupo de radios AP. Esto es útil cuando las radios se sobrecargan con el tráfico. Al compartir información sobre la carga del cliente, la utilización de tiempo al aire, las tasas de error de CRC y las condiciones de interferencia RF, es posible construir una base de datos compartida de las condiciones de radio y de la red. En base a estas condiciones, algunos Access Points pueden responder selectivamente a las solicitudes de asociación de los nuevos clientes para que puedan asociarse con puntos de acceso que tenga las condiciones de rendimiento más favorables. El equilibrio de carga basado en el tiempo al aire, se determina por medio de la cantidad de tráfico y la utilización del canal. Este proporciona una mejor indicación de la capacidad de radio disponible según en el número de clientes asociados. Usar el número de clientes como base para el equilibrio de carga no es aconsejable, ya que muchos clientes podrían estar asociados con un radio pero estando relativamente inactivos. Además, puede existir interferencia en el canal, lo que podría limitar el tiempo al aire y la capacidad disponible.

La programación de tiempo al aire dinámico mejora el rendimiento de la red para los clientes de alta velocidad mediante la reducción de la monopolización del tiempo al aire por parte de los clientes de baja velocidad. En una red tradicional 802.11 inalámbrica, se proporcionan las mismas oportunidades de transmisión para todos los paquetes de la misma clase QoS a través de todas las estaciones. Esto se refiere a menudo como “equidad

Figura 11: Band-Steering

según nivel de paquete”, porque todos los paquetes de la misma clase QoS tiene una probabilidad estadísticamente equivalente de transmisión. Clientes más lentos (802.11a/b/g) utilizan mucho más tiempo al aire para transmitir la misma cantidad de datos que los clientes más veloces (802.11n) debido al uso de tasas menores. Este defecto de “justicia a nivel de paquetes” da como resultado que los clientes más lentos monopolicen el tiempo al aire y se disminuya significativamente la capacidad de la red en conjunto y el rendimiento de los clientes más rápidos.

Para hacer frente a esto y permitir un acceso más equitativo de tiempo al aire, algunas marcas proporcionan QoS basado en tiempo al aire. En lugar de simplemente utilizar QoS según el tráfico y la gestión de colas, algunos AP’s asignan tiempo al aire por cliente, por cada clase de tráfico y por perfil de usuario mediante el cálculo de forma dinámica del consumo de tiempo de transmisión en función de cada fotograma. En el caso de múltiples tipos de clientes (802.11a, b, g, n) conectados a la misma red WLAN, todos los clientes reciben la misma cantidad de tiempo en el aire sin tener en cuenta el tipo de cliente. Debido a que las tasas de datos de los clientes cambian a menudo con respecto a la velocidad de datos, es apropiado asignar tiempo al aire por cada cliente en función de la velocidad de datos actual de cada uno y no en función de las capacidades PHY del cliente.

En este tipo de topología se logra un mayor rendimiento para los clientes veloces sin penalizar de forma negativa a los clientes más lentos, pues todos los equipos reciben la misma cantidad de tiempo al aire.

RESUMEN

Las redes inalámbricas ofrecen muchas ventajas con respecto a las conexiones por cable incluyendo una mayor movilidad de los usuarios, el total acceso a la información y los recursos y un aumento de la productividad. Sin embargo, es importante diseñar redes Wi-Fi de alta densidad poniendo mucha atención en la planificación y diseño de la red, para asegurar que los equipos de red adquiridos sean capaces de ofrecer un alto rendimiento y funciones que permitan optimizar el uso limitado del espectro, para que esta cumpla con las necesidades de la población cliente.

Figura 12: Programación de tiempo al aire dinámico

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