Redes WiFi para largas distancias

Una de las tecnologías que se ha tomado en consideración muy seriamente para las comunicaciones de largas distancias es la IEEE802.11, popularmente llamada WiFi; si bien estándar no se concibió para redes extensas, sus indudables ventajas de costo, uso de frecuencias libres de licencia y gran ancho de banda, han despertado el interés de diversos agentes tecnológicos de países en desarrollo. Incluso en los núcleos urbanos de muchos países se han dado experiencias de aplicación de WiFi para distribuir el acceso a Internet con la mayor cobertura posible en exteriores.

Además, el enorme éxito de WiFi en todos los ámbitos ha dado lugar a una gran cantidad de productos en el mercado, casi todos ellos debajo consumo, aprecios bajos y mucha flexibilidad de uso, especialmente en combinación con desarrollos de software abierto. Respecto al uso de frecuencias en los casos en que no hay un vacío legal, la mayor parte de los estados adoptan las restricciones de la FCC

En el uso de las banda ISM 2.4GHz y 5.8GHz usadas por esta tecnología. Como se puede apreciar en el Cuadro 1.1, estas normas son mucho más permisivas que las europeas y permiten realizar en las zonas rurales enlaces tanto punto a punto (PtP) como punto a multipunto (PtMP) de varias decenas de kilómetros.

Ventajas:

o Uso de frecuencias sin licencia de las bandas ISM 2.4/5.8GHz con ciertas limitaciones de

potencia.o Velocidades desde 1 hasta 54Mbps, siempre teniendo en cuenta que el throughput neto

obtenido está alrededor de un 50-70% de esos valores.o Tecnología con estándar ampliamente conocido y fácil de configurar, lo que favorece los

bajos costes de los equipos.o Bajo consumo de potencia, menor a 10W por enrutador.

o Flexibilidad: un nodo puede adherirse a la red si puede ver a uno de los nodos vecinos (las

zonas rurales aisladas normalmente no siguen una distribución geométrica ordenada alrededor de un punto central).

o Hardware fácilmente integrable en un sistema impermeable que soporte condiciones

meteorológicas adversas.

Inconvenientes:

o Requiere línea de vista directa (esto podría elevar, en algunos casos, el número de

repetidores necesarios aumentando demasiado el costo).o Al ser una tecnología creada para redes de corto alcance, hay que solventar ciertos

problemas relacionados con su utilización para distancias de decenas de Km.o El número de colisiones aumenta en relación con el número de usuarios.

o Tiene un número limitado de canales no interferentes, 3 en 2.4GHz y 8 en 5.8GHz.

Problemática del uso de WiFi para largas distancias

Dado que la tecnología WiFi fue en su inicio diseñada para redes locales, la mayor dificultad reside en su aplicación para largas distancias.

Capa física

Sin embargo, una cuidadosa revisión del estándar no deja entrever ningún elemento de la capa física que limite el alcance de las comunicaciones WiFi en términos de distancia si no es el balance de enlace. Los límites físicos de distancia alcanzable con WiFi dependerán, por lo tanto, de los siguientes parámetros:

o La máxima potencia que podamos transmitir (PIRE).

o Las pérdidas de propagación.

o La sensibilidad de recepción.

o La mínima relación señal a ruido que estemos dispuestos a aceptar como suficiente.

El propio estándar determina que los límites de potencia que se puede transmitir dependen de la legislación que atañe a la banda de frecuencias ISM para cada región geográfica, éstas se mostraron en la Cuadro 1.1. además, hay algunos aspectos de la capa física que deben ser tenidos en cuenta para obtener una mayor estabilidad en el enlace:

o Velocidad. El protocolo IEEE802.11 recoge distintas velocidades según el modo de

funcionamiento:1, 2, 5.5 y 11Mbps para 802.11b; 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 y 54Mbps para 802.11a, y el conjunto de todas las anteriores para el modo 802.11g. Estos modos usan diferentes tipos de modulación y codificación, de forma que cuanto mayor sea la velocidad, mayor es la potencia necesaria en recepción para mantener un enlace con una BER baja. Esta potencia, llamada sensibilidad, obliga a usar velocidades bajas si se quiere lograr enlaces de larga distancia con una cierta estabilidad. La diferencia en la sensibilidad de recepción entre 1y11Mbps, aunque depende de equipos, suele ser de más de10dB, lo cual equivale prácticamente a cuadruplicar con 1Mbps el alcance que se tiene con 11Mbps. Si además se tiene encuenta que la banda ISM 2.4GHz impone limitaciones en cuanto al nivel de potencia que es legal transmitir, es fácil comprobar que para enlaces muy largos normalmente deben usarse las velocidades más bajas de 802.11b para tener estabilidad y buena calidad. La aparición de tarjetas con mejores sensibilidad eso la tecnología 802.11g pueden ayudar a lograr velocidades mayores. Así, por ejemplo en el modelo de tarjeta Ubiquiti SR2 802.11b/g de 400mW,la diferencia de sensibilidad entre el modo b en 1Mbps y el modo g en 6Mbps es de sólo 3dB. Añadir también que en términos de estabilidad y prestaciones resulta mejor configurar la velocidad del canal aun valor fijo. La experiencia recomienda ser conservadores para soportar una cierta pérdida de prestaciones que sin dudas evaadar con el tiempo por pérdida de alineación de las antenas, cambios climáticos y otros factores.

o Fenómenos meteorológicos. En las zonas rurales es frecuente encontrar condiciones

meteorológicas adversas. Aunque tradicionalmente se suele decir que las lluvias influyen “deforma sensible” apartir de los 10GHz, cuando los enlaces son muy largos una pequeña atenuación en dB/Km acaba siendo importante. Los estudios consultados no parecen conceder mucho peso a la atenuación de nubes y nieblas, pero todo depende de la distancia.

o Polarización. El mejor comportamiento se da con polarización vertical, pero las condiciones

atmosféricas y el terreno pueden producir una cierta despolarización, con lo que la recepción de la señal empeora y su atenuación aumenta.

o Interferencias. Si bien en las zonas rurales aisladas esto no suele suceder, los enlaces que

conectan zonas aisladas con zonas urbanas se pueden ver afectados por este problema.