ESCUELA DE CIENCIAS DE LA COMPUTACION
Modalidad Abierta y a Distancia
DISEÑO DE UN PROVEEDOR DE SERVICIO DE INTERNET
INALAMBRICO
TESIS PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE
INGENIERO EN INFORMATICA
JORGE AUGUSTO GONZALEZ SOLORZANO
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Agradecimiento
Al Ing. Carlos Córdova, Director, por su ayuda en la corrección y revisión de la Tesis.
A la Ing. María Pula Espinoza, Codirectora, por su ayuda en la corrección y revisión de la Tesis, así como por la corrección de la propuesta del proyecto de Tesis.
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Dedicatoria
A la juventud que con el vértigo de la mañana se lanza hacia el mediodía en busca de sus sueños.
A mi padre Jorge por una vida llena de dignidad.
A mi hermana Jaelita que siempre nos brindo una sonrisa.
A mi esposa Esperanza, compañera de ésta extraordinaria aventura que se llama vida.
A mis hijos Fabricio, Erika y Daniel por el orgullo que siento por ellos.
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Contenido
Objetivo General……….………7
Objetivos Específicos………7
CAPITULO 1……….……..8
INTRODUCCIÓN……….….……….9
CAPITULO 2. ... 13
DISEÑO DEL WISP ... 13
CAPITULO 2. DISEÑO DEL WISP. ... 14
2.2. DISEÑO DE LA RED CORPORATIVA. ... 20
2.2.1. MODELO JERÁRQUICO DE REDES. ... 20
2.2.2. ESTRUCTURA DE LA RED CORPORATIVA. ... 22
2.2.3. EQUIPOS Y SUS COSTOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA RED CORPORATIVA. ... 33
2.3.1. ANÁLISIS DE LA NORMATIVA ECUATORIANA REFERENTE A ENLACES INALÁMBRICOS. ... 34
2.3.2. CONSIDERACIONES PREVIAS PARA TRABAJAR EN LAS FRECUENCIAS 2.4 GHZ Y 5.8 GHZ. ... 34
2.3.3. ANÁLISIS DE LAS ANTENAS A UTILIZARSE. ... 37
2.3.4. DETERMINACIÓN DE LA ZONA DE COBERTURA. ... 38
2.3.5. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE LA RED... 40
2.3.2.6. COSTO DE LA IMPLEMENTACIÓN DE LA RED WIRELESS. ... 58
2.4. DEFINICIÓN DE LA CONEXIÓN A INTERNET. ... 59
2.4.1. ANALISIS DE LA ÚLTIMA MILLA PROVISTA POR EMPRESAS PORTADORAS. ... 59
2.4.2. SELECCIÓN DE LA EMPRESA PORTADORA ENCARGADA DE BRINDAR LA SALIDA INTERNACIONAL A INTERNET. ... 60
2.4.3. ANCHO DE BANDA REQUERIDO (ENLACE INTERNACIONAL). ... 61
CAPITULO 3. ... 64
ESTUDIO DE MERCADO Y DETERMINACIÓN DE REQUERIMIENTOS ... 64
3.1. ESTUDIO DE MERCADO ... 64
3.1.1. DETERMINACIÓN DE CLIENTES POTENCIALES. ... 64
3.1.2. DETERMINACIÓN DE LA COMPETENCIA DENTRO DEL SEGMENTO DE MERCADO. ... 68
3.1.3. ESTIMACIÓN DE LA CANTIDAD DE SUSCRIPTORES PARA EL PRIMER AÑO. ... 72
3.2. DETERMINACIÓN DE REQUERIMIENTOS Y SERVICIOS... 74
3.2.1. REQUERIMIENTOS DE LA RED CORPORATIVA. ... 74
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ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ... 75
CAPITULO 4. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ... 76
4.1. FACTIBILIDAD TÉCNICA. ... 76
4.1.1. FACTIBILIDAD EN LA IMPLEMENTACIÓN DE LA RED CORPORATIVA. ... 76
4.1.2. FACTIBILIDAD EN LA IMPLEMENTACIÓN DE LA RED WIRELESS. ... 76
4.1.3. FACTIBILIDAD EN LA SALIDA INTERNACIONAL AL INTERNET. ... 77
4.1.4. PROVEEDORES DEL EQUIPAMIENTO EN HARDWARE Y SOFTWARE PARA EL WISP ... 78
4.1.5. RESULTADO DE LA FACTIBILIDAD TÉCNICA. ... 79
4.2. FACTIBILIDAD LEGAL. ... 79
4.2.1. LEGISLACIÓN EN EL SECTOR DE LAS TELECOMUNICACIONES. ... 79
4.2.2. MARCO LEGAL PARA UN ISP... 79
4.2.2.1. MARCO LEGAL PARA UN ISP WIRELESS. ... 81
4.2.3. RESULTADO DE LA FACTIBILIDAD LEGAL. ... 82
4.3. FACTIBILIDAD FINANCIERA. ... 82
4.3.1. MATRIZ DE INSUMO. ... 83
4.3.2. ANALISIS ECONOMICO. ... 83
4.3.3. FINANCIAMIENTO. ... 85
4.3.4. PROYECCIONES ECONOMICAS. ... 86
CAPITULO 5……….93
IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO………93
CAPITULO 5. IMPLEMENACION DEL PROTOTIPO……….94
5.1. Determinación del alcance del Prototipo. ... 93
5.1.1. Alcance de la Red Corporativa. ... 93
5.1.2. Alcance de la Red Wireless MAN. ... 94
5.2. Implementación de la Red Corporativa y servidores. ... 94
5.2.1. Implementación del Servidor S1. ... 96
5.3. Implementación de la Red WIRELESS MAN. ... 96
5.3.1. Implementación del BACKBONE. ... 98
5.3.2. Implementación del Nodo de Acceso de largo Alcance. ... 99
5.3.3. Implementación del Nodo Urbano. ... 105
CAPITULO 6. ... 108
ANALISIS Y DISEÑO DEL ESQUEMA DE SEGURIDADES Y AUTENTICACION DE USUARIOS ... 108
6
6.1. IMPLEMENTACIÓN DE LAS SEGURIDADES. ... 109
6.1.3. Validación de Usuarios. ... 113
6.2. CONEXIÓN CON LA SALIDA INTERNACIONAL. ... 115
6.3. PRUEBAS DE CAMPO. ... 116
6.3.1. Suscriptor al punto de acceso de largo alcance AP-1 SSID: “base”. ... 116
6.3.2. Suscriptor al punto de acceso de largo alcance AP-2 SSID: “activa1”. ... 118
6.3.3. Suscriptor al punto de acceso urbano AP-3 SSID: “PV”. ... 120
Referencias Bibliográficas ... 127
Anexo 1. Encuesta de acceso al servicio de Internet. ... 130
Anexo 2. Reglamento General a la Ley Especial de Telecomunicaciones. La SENATEL ... 131
Anexo 3. Equipos y sus costos para la implementación de la red corporativa. ... 137
Anexo 4. Equipos y sus costos para la implementación del Nodo Wireless 138 Anexo 5. Equipos y enseres necesarios para la implementación de la oficina principal del WISP. ... 139
Anexo 6. Equipos diversos necesarios para el respectivo mantenimiento de los equipos del WISP. ... 140
Anexo 7. Inversión Intangible necesaria para la implementación del WISP. 141 Anexo 8. Lista de software necesario para la implementación del WISP. .... 142
Anexo 9. Tarifas vigentes de otros ISP´s. ... 143
(Cnt, Andinanet, “Planes tarifários”, 2010) ... 143
Anexo 10. Detalle de los ingresos por la venta del servicio de acceso a Internet. ... 144
Anexo 11. Detalle de costos de producción. ... 145
7 Objetivo General
El presente trabajo tiene como objetivo diseñar y configurar un Proveedor de Servicios de Internet Inalámbrico (WISP), así como determinar su factibilidad técnica, legal y financiera, para el Valle de los Chillos, en la Provincia de Pichincha. Puesto que ésta es un área residencial y comercial que al momento está muy poblada y carece de muchos servicios como el de Internet.
Objetivos Específicos
Como objetivos específicos se tiene:
Diseñar e implementar servicios de ISP con tecnología inalámbrica.
El aplicar en la práctica los conocimientos de redes adquiridos durante el proceso de estudios.
El incrementar los conocimientos sobre telecomunicaciones.
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CAPITULO 1.
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CAPITULO 1. INTRODUCION
1.1. Proveedor de Servicios de Internet Inalámbrico (WISP)
Las Instituciones educativas alrededor del mundo tratan constantemente de dar a sus estudiantes calidad en la educación, es por ello que se soportan en el Internet y otras tecnologías avanzadas, quienes juegan un papel importante al ayudar a escuelas, institutos y universidades a brindar una mejor educación. Si no se utiliza la correcta tecnología para acceder a conexiones de alta velocidad puede resultar bastante costoso y no accesible en los centros educativos, tal es el caso de las líneas telefónicas dedicadas o el servicio del cable, es por ello la necesidad de analizar otras alternativas tecnológicas.
Las organizaciones buscan constantemente nuevas formas de atender a sus clientes con el mejor servicio y cuidado posible. Las empresas innovadoras de salud hoy en día usan el Internet y otras tecnologías para llegar a nuevos mercados, incrementar ingresos, y reducir gastos. En una clínica u hospital es esencial tener una red de alta velocidad para que los pacientes, personal médico, y administrativo puedan tener acceso a la intranet e Internet y compartir información relevante.
Existe aún una sustancial minoría de la población mundial que carece del acceso a los más elementales medios de comunicación. Estas carencias han impulsado la Tecnología Inalámbrica como la única alternativa para cubrir este vacío y proveer servicios de telefonía o acceso de Internet de alta velocidad en áreas geográficas carentes de servicios.
En pocas palabras, la Tecnología Wireless es la solución de menor costo y más sencilla de implementar en la actualidad para la Última Milla1
Conectar LANs usando enlaces inalámbricos es significativamente menos costoso que actualizar o mejorar redes cableadas ya existentes. La Infraestructura Inalámbrica requiere de menos mantenimiento que las infraestructuras cableadas, reduciendo los gastos operacionales.
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Los siguientes son requerimientos básicos para sistemas de comunicaciones implementados en zonas rurales de países en desarrollo como el nuestro:
La implementación y operación es posible a un bajo costo en áreas donde la densidad poblacional es baja;
El sistema puede ser fácilmente instalado, aún en locaciones remotas e inaccesibles;
El mantenimiento y operación del sistema puede ser llevado a cabo aún donde el personal técnico calificado es escaso;
La implementación es posible aún cuando la infraestructura básica tales como redes eléctricas, agua potable, redes de carreteras, etc., están ausentes.
1.2. Generalidades
El Sistema de Proveedor de Servicio de Internet Inalámbrico (WISP) es un sistema de Red de Área Metropolitana (MAN) integrado cuyo propósito es conectar a sus clientes a la Internet. Se usan enlaces de datos de alta velocidad para proveer acceso a Internet mediante enlaces inalámbricos punto a punto y punto-multipunto a compañías, organizaciones gubernamentales, escuelas, universidades y otras instituciones que disponen de redes de área local (LAN).
Los enlaces inalámbricos de datos toman el lugar de líneas dedicadas donde éstas no son posibles o son muy caras. Algunos requerimientos para usar enlaces inalámbricos son:
• Clientes ubicados dentro del radio de 15 millas o 24 kilómetros alrededor de la estación base.
• Línea de vista directa entre los clientes y la antena ubicada en la estación base.
11 • Uso de las frecuencias de 2.3GHz a 2.7GHz, 3.4 a 3.6GHz y 4.9GHz (Bandas
Licenciadas) de acuerdo a las regulaciones locales.
1.3. Principales Beneficios de las Redes Wireless:
Enlaces de Alta Velocidad (hasta 54 Mbps),
Rápida Instalación de la Estación Base (uno o dos días),
Rápida Instalación de los Clientes (de 2 a 6 horas por sitio),
Efectividad en Costos para acceso prolongado y usuarios múltiples,
Acceso confiable e instantáneo a Internet en 24 horas
1.4. Instalación
El sistema Wireless ISP es un servicio inalámbrico constituido por un nodo central y el cliente. No es un servicio móvil, por lo menos en la mayoría de los casos, porque:
Se requiere una línea visual directa entre el nodo central y el cliente
Se usan radios de baja potencia y antenas de gran ganancia para los enlaces inalámbricos
El sistema Wireless ISP es un servicio regional que opera como una Red de Área Metropolitana con celdas de 15 millas o 24 km de radio. No es un sistema ISP satelital, el sistema Wireless ISP es un servicio bidireccional, donde ambos, el cliente y el nodo central están enviando y recibiendo datos. No es un sistema transmisor-receptor, ya que cada nodo hace ambas tareas.
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requiere de una línea directa de vista entre la antena del cliente y la antena de la estación base para establecer la conexión inalámbrica.
La línea directa de vista entre dos puntos consiste en la habilidad de ver desde un punto al otro punto sin ningún obstáculo físico, como árboles, hojas de árboles, ramas de árboles, edificios, muros, tejados, cerros o bosques.
Para largas distancia, podría haber problemas en asegurar la línea de vista directa debido a la curvatura de la Tierra. Por ejemplo, la línea directa de vista puede ser asegurada entre dos puntos separados por una distancia de 40km, si eso puntos están a una altura de 17 metros.
1.5. Localización
Se debe considerar una gran altura para instalar la antena de la estación base, de tal forma que todas las antenas de los clientes puedan ver la antena central sin ningún obstáculo de por medio. Algunas sugerencias para mejores ubicaciones de la antena de de la estación base podrían ser:
• La parte más alta de un edificio en la ciudad
• La parte más alta de un edificio ubicado en un cerro • Una torre alta (de TV o alguna torre se comunicación)
Es muy importante que se pueda encontrar un lugar en donde la antena de la Estación Base y la posición de la radio estén instaladas en forma cercana, por ejemplo:
• Antena en el techo de una edificación y la radio en el ático,
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CAPITULO 2.
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CAPITULO 2. DISEÑO DEL WISP.
Problemática:
El presente proyecto se desarrolla por la necesidad de proveer de Servicio de Internet a la zona del Valle de los Chillos en la Provincia de Pichincha, por las siguientes razones:
Un creciente aumento de la población y necesidades de comunicación tanto de estudiantes como de profesionales y otros en la zona de los Chillos.
La ausencia total o parcial de cobertura por empresas distribuidoras de Internet.
Falta de infraestructura cableada, telefónica u otros, en la zona de los Chillos para la provisión de Internet a la población.
Un incremento de nuevas empresas industriales que requieren Internet para su labor diaria.
Todo esto y otras razones justifican la realización del presente trabajo.
2.1. MARCO TEORICO
Hasta ahora no existe alguna taxonomía que permita clasificar todas las redes que se conocen actualmente, pero una buena manera para resolver esta situación es analizar las siguientes características: la tecnología de transmisión y la escala geográfica de la red [Tanenbaum 2003] y [Skandier 2005]
Dentro de las tecnologías de transmisión destacan dos tipos: las redes de difusión y las redes punto a punto.
Respecto a la escala geográfica se distinguen las redes de área local (LAN), las redes de área metropolitana (MAN) y las redes de área amplia (WAN). Para entender las diferencias entre las LAN, MAN y WAN hay que analizar tres características: tamaño, tecnología de transmisión y topología.
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de modelos, se puede transformar un problema de gran tamaño en varios problemas pequeños y manejables.
Cada capa se construye sobre la inferior. El número de capas, su nombre, contenido y función difieren de red en red, sin embargo, en todos los modelos jerárquicos de capas, el propósito de una capa es ofrecer servicios a la superior de manera transparente, es decir, sin que ella tenga conocimiento sobre cómo se realizan dichos servicios.
Existen principalmente dos modelos jerárquicos de capas, estos son el modelo de referencia OSI de la Organización Internacional de Estándares (ISO), y el modelo de referencia TCP/IP. El modelo OSI es ampliamente usado para formalizar los conceptos en redes debido a su fuerte componente docente y didáctica, lamentablemente no se tiene ninguna implementación comercial exitosa de este modelo. El modelo TCP/IP es el estándar de facto de Internet.
El modelo OSI tiene siete capas. Se basa en una propuesta de la Organización Internacional de Normas, como un primer paso para la estandarización internacional de los protocolos empleados en diversas redes. El principal propósito del modelo de referencia OSI es entregar recomendaciones que permitan una integración global de las distintas tecnologías de comunicaciones de redes públicas.
El modelo de referencia TCP/IP fue el que se usó en la antigua ARPANET, y actualmente se usa en la Internet mundial. La ARPANET fue una red de investigación patrocinada por el DoD (Departamento de Defensa de los Estados Unidos). Luego de un tiempo, conectó a cientos de universidades e instalaciones de gobierno a través de líneas telefónicas. Cuando llegó el momento de añadir redes satelitales y de radio, los protocolos existentes fueron sobrepasados, de modo que se necesitó de una nueva arquitectura para la red. Se necesitaba conectar diversas redes de manera transparente.
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cualquier red y los hagan viajar independiente de su recorrido hacia su destino (el que podría estar en la misma red, o en otra distinta).
En adelante “Internet” se referirá a la red global, e “internet” a la capa internet del modelo TCP/IP.
OSI
TCP/IP
7 APLICACIÓN APLICACIÓN
6 PRESENTACION LAS CAPAS DE PRESENTACION
5 SESION Y SESION SON PARTE DE LA
4 TRANSPORTE TRANSPORTE CAPA DE APLICACIÓN
3 RED INTERNET
2 ENLACE DE DATOS HOST A RED
1 FISICA
Figura 2.0. Comparación por capas de los modelos OSI y TCP/IT
2.1.1. Dispositivos de Redes
Para diseñar una red de computadores, se dispone de los siguientes dispositivos básicos [Cisco IDB]: hubs, repetidores, bridges, switches, routers y puntos de acceso.
Hubs: Los hubs o concentradores, son usados para conectar múltiples usuarios a un dispositivo físico, el cual es conectado a la red. Los hubs o concentradores realizan la misma labor de los repetidores regenerando las señales que pasan a través de ellos, y operan en la capa física del modelo OSI (OSI capa 1). A diferencia de un repetidor que tiene pocas puertas (2 en general), un hub repite las señales por varias puertas (de 5 a 24 puertas). Debido a que operan en la capa física, donde en general no se considera direccionamiento, no poseen facultades para establecer dominios.
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de paquetes de tecnologías de capa 2 (por ejemplo: en una puerta ethernet y en la otra token ring).
Switches: El switch es similar al bridge, pero usualmente tiene más puertas. El switch provee un único segmento de red por cada puerta (esto se conoce como microsegmentación) siendo capaz de separar dominios de colisión. De este modo los errores producidos por colisiones de paquetes en un segmento no son transmitidos a los otros. Hoy en día los diseñadores de redes están reemplazando los hubs por switches de manera de incrementar las prestaciones y ancho de banda de una red, conservando las instalaciones de alambrado existentes. Al igual que los bridges, los switches operan en la capa de datos del modelo OSI (OSI capa 2).
Routers: Los routers son equipos diseñados para interconectar redes en el ámbito de la capa de red del modelo OSI (OSI capa 3). Dentro de sus capacidades está la de separar dominios de broadcast, TELNET FTP SMTP DNS HTTP RPC NNTP NFS Aplicación UDP TCP Transporte IP ICMP ARP Protocolos de enrutamiento Internet 802.3 802.5 FDDI X.25 FR ATM Host a Red 19 lo que permite realizar un mejor empleo del ancho de banda en una red de gran extensión, de modo que los mensajes de difusión colectiva en una red sólo afectan a la red que los origina, sin utilizar los recursos de las redes vecinas. Los routers encaminan el tráfico de acuerdo al contenido del campo de direccionamiento de los paquetes de capa 3. Los routers son dependientes del protocolo. Las técnicas de diseño e implementación de las redes actuales utilizan routers y switches para la gestión del tráfico, puesto que además de presentar un mejor desempeño, ofrecen mecanismos de crecimiento más flexible y escalable. Las redes previas se construían utilizando bridges y hubs. Punto de Acceso Inalámbrico. Un punto de acceso inalámbrico (WAP o AP por
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a la red cable y los dispositivos inalámbricos. Muchos WAPs pueden conectarse entre sí para formar una red aún mayor, permitiendo realizar "roaming". La itinerancia (en inglés, y popularmente, roaming) es un concepto utilizado en comunicaciones inalámbricas que está relacionado con la capacidad de un dispositivo para moverse de una zona de cobertura a otra. Roaming es una palabra del idioma inglés que significa vagar o rondar. El término más adecuado en castellano es "itinerancia" El concepto de roaming o itinerancia utilizado en las redes Wi-Fi, significa que el dispositivo Wi-Fi cliente puede desplazarse e ir registrándose en diferentes bases o puntos de acceso. Por otro lado, una red donde los dispositivos cliente se administran a sí mismos -sin la necesidad de un punto de acceso- se convierten en una red ad-hoc. Los puntos de acceso inalámbricos tienen direcciones IP asignadas, para poder ser configurados.
Los dispositivos indicados son utilizados en la implementación de las redes inalámbricas.
2.1.2. Redes Inalámbricas
El término red inalámbrica (Wireless network) en inglés es un término que se utiliza en informática para designar la conexión de nodos sin necesidad de una conexión física (cables), ésta se da por medio de ondas electromagnéticas. La transmisión y la recepción se realizan a través de puertos. Una de sus principales ventajas es notable en los costos, ya que se elimina todo el cable ethernet y conexiones físicas entre nodos, pero también tiene una desventaja considerable ya que para este tipo de red se debe de tener una seguridad mucho más exigente y robusta para evitar a los intrusos.
Características
19 Ondas de radio: las ondas electromagnéticas son omnidireccionales, así que no
son necesarias las antenas parabólicas. La transmisión no es sensible a las atenuaciones producidas por la lluvia ya que se opera en frecuencias no demasiado elevadas. En este rango se encuentran las bandas desde la ELF que va de 3 a 30 Hz, hasta la banda UHFque va de los 300 a los 3000 MHz, es decir, comprende el espectro radioeléctrico de 30 - 3000000 Hz.
Microondas terrestres: se utilizan antenas parabólicas con un diámetro
aproximado de unos tres metros. Tienen una cobertura de kilómetros, pero con el inconveniente de que el emisor y el receptor deben estar perfectamente alineados. Por eso, se acostumbran a utilizar en enlaces punto a punto en distancias cortas. En este caso, la atenuación producida por la lluvia es más importante ya que se opera a una frecuencia más elevada. Las microondas comprenden las frecuencias desde 1 hasta 300 GHz.
Microondas por satélite: se hacen enlaces entre dos o más estaciones terrestres
que se denominan estaciones base. El satélite recibe la señal (denominada señal ascendente) en una banda de frecuencia, la amplifica y la retransmite en otra banda (señal descendente). Cada satélite opera en unas bandas concretas. Las fronteras de frecuencias de las microondas, tanto terrestres como por satélite, con los infrarrojos y las ondas de radio de alta frecuencia se mezclan bastante, así que pueden haber interferencias con las comunicaciones en determinadas frecuencias.
Infrarrojos: se enlazan transmisores y receptores que modulan la luz infrarroja no
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2.2. DISEÑO DE LA RED CORPORATIVA.
Para realizar el diseño de la red corporativa se ha tomado como referencia un proyecto realizado por la Universidad de Chile, Departamento de ingeniería eléctrica (Paredes, Rodrigo 2000), el cual se basa en el modelo jerárquico de redes que se lo resume a continuación:
2.2.1. MODELO JERÁRQUICO DE REDES2.
Este modelo permite dividir una red de computadores en módulos autónomos de funcionalidades bien diferenciadas. De este modo se puede separar el problema del diseño de la red en subproblemas de mayor facilidad de solución. Ver figura 2.1. Modelo jerárquico de redes.
Capa de núcleo: Provee un transporte óptimo entre los sitios.
Capa de distribución: Provee y administra las políticas de conexión
Capa de acceso local: Provee el acceso a usuarios y grupos de trabajo a la red.
0 Figura 2.1. Modelo jerárquico de redes.
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Las funciones de las capas son:
Capa de núcleo: Constituye el esqueleto de la red (el backbone), y se debe diseñar de manera que sea capaz de conmutar los paquetes a la mayor velocidad posible. Esta capa de la red no realiza ninguna manipulación sobre los paquetes (tales como listas de acceso o filtraje) pues esto disminuiría la velocidad en la conmutación de los paquetes.
Capa de distribución: Establece la delimitación entre la capa de acceso y la de núcleo. El propósito de esta capa es proveer una definición clara de los límites de las capas y es aquí donde toma lugar la manipulación de los paquetes. La capa de distribución puede constituirse como el punto de redistribución de los dominios de ruteo, o la zona de demarcación entre los protocolos de ruteo estático y dinámico. También puede ser el punto en el cual los sitios remotos pueden acceder a la red corporativa. La función de la capa de distribución se puede resumir como la capa que provee las bases de las políticas de conectividad.
Capa de acceso: Es el punto en el cual se permite el acceso dentro de la red a los usuarios finales locales. Esta capa puede emplear listas de acceso o filtros para optimizar la atención a algún conjunto particular de usuarios. La capa de acceso puede entregar acceso a sitios remotos a la red corporativa, vía alguna tecnología de conexión, y utilizando herramientas para la autentificación de los usuarios.
Algunas consideraciones al modelo jerárquico de redes:
A menudo se piensa erróneamente que las tres capas (núcleo, distribución y acceso) deben existir en entidades físicas claras y distinguibles, pero esto no tiene por qué ser así. Las capas son definidas para apoyar a un diseño exitoso de la red y para representar las funcionalidades que deben existir en una red.
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o pueden ser omitidas completamente. Sin embargo, para que la funcionalidad de la red sea óptima, la jerarquía debe ser mantenida.
2.2.2. ESTRUCTURA DE LA RED CORPORATIVA.
La red corporativa forma parte del diseño de la infraestructura del WISP, la cual permite tener un sistema de administración tanto técnica como financiera, permitiendo ofrecer a los suscriptores y a los usuarios internos los servicios que presta el WISP. Un buen diseño de la red corporativa permitirá cumplir con los requerimientos de los usuarios internos y de los abonados en temas como disponibilidad del servicio y soporte técnico.
Esto permite cumplir con los estándares de calidad que establece la normativa ecuatoriana en lo referente a la explotación del servicio de valor agregado (ISP)3.
2.2.2.1. Diseño de la Red Física.
De acuerdo al modelo seleccionado para la implementación del WISP, a la red física se la dividirá en los siguientes módulos: acceso, distribución, core o núcleo. Adicional a estos tres módulos se tendrá la red del personal interno del WISP, la granja de servidores y la salida internacional a Internet. Ver la figura 2.2.
Módulo de Acceso.
Este módulo permite el acceso a los abonados o suscriptores a la red corporativa del WISP mediante listas de acceso o filtros, los mismos que serán implementados en los servidores RADIUS para los diferentes tipos de abonados, de acuerdo a las políticas, reglas de acceso y seguridades previamente establecidas.
Los equipos que se utilizarán en este módulo serán:
3 Estándares. Evaluación de la calidad en Internet.
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Para los suscriptores Dial-up, un switch capa dos, que permitirá el acceso desde el concentrador Dial up, el mismo que será proporcionado por la empresa de servicio de telefonía pública, para este proyecto será CNT, quienes tienen la cobertura local, hacia la capa de distribución, un servidor RADIUS que será el encargado de la validación del usuario, para luego pasar por un servidor DHCP donde se le asignará una dirección IP dinámicamente al suscriptor.
Para los suscriptores ADSL, un switch capa dos, que será el encargado de interconectar hacia la capa de distribución a los suscriptores que accedan por el concentrador ADSL, este concentrador ADSL será proporcionado por la empresa portadora que preste el servicio en la zona de interés, con la cual se establecerá un convenio previo de prestación de servicios de ultima milla. Además se tendrá un servidor DCHP para la asignación dinámica de las direcciones IP a los suscriptores que ingresen por este medio.
Para los suscriptores Wireless Wi-Fi, se tendrá un switch capa dos, para permitir el acceso a los abonados Wireless, un servidor RADIUS para la validación de usuarios y un Servidor DHCP para la asignación dinámica de la dirección IP a los suscriptores.
Como parte del proyecto se implementará el concentrador para la red Wireless, este concentrador permitirá el acceso a los abonados Wireless Wi-Fi que se encuentren dentro de la zona de estudio, el concentrador Wireless Wi-Fi tendrá el respectivo respaldo de una empresa portadora, por cuestiones legales.
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Módulo de Distribución.
El módulo de distribución, es el encargado de enrutar el tráfico de toda la red, originado por los diferentes abonados que han accedido al WISP, y que se les ha asignado un numero IP dinámicamente. Mediante este módulo se conecta la red de acceso al backbone de la red corporativa. Aquí se tendrá las políticas de conectividad, y se podrá tener una mejor administración del tráfico en la red corporativa, por medio del ruteo de los paquetes.
El equipo que se utilizará para este módulo será un switch capa tres, el mismo que permitirá lo siguiente:
Escalabilidad y control del ancho de banda para satisfacer la demanda creciente de transmisión de datos, voz y video.
Gran número de puertos para satisfacer el crecimiento continuo del número de suscriptores.
Permite manejar tablas de enrutamiento.
Prestaciones de valor añadido adicionales al enrutamiento de paquetes de alta velocidad: redes privadas virtuales, seguridad con listas de acceso extendidas, diferenciación de calidad de servicio, soporte multicast, etc.
Mecanismos para flexibilizar las velocidades de acceso permitidas, como Multilink PPP. Este estándar de Internet usa cabeceras de paquetes y procedimientos especiales para distribuir un único flujo de paquetes sobre varios enlaces en paralelo y recomponerlo en el extremo receptor.
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Módulo Central o Core.
El módulo central o core, estará formado únicamente por un switch capa 3 o switch de core, este equipo permitirá integrar tanto equipos de comunicación como equipos que proveen los diferentes servicios. Siendo este el backbone principal de la red corporativa, debe estar disponible todo el tiempo ya que él soportará todo el tráfico de la red interna, para ello se deberán considerar los siguientes criterios de diseño tales como: el equipo deberá tener partes redundantes como la fuente de poder, al dar redundancia en estas partes se puede garantizar un porcentaje de disponibilidad mayor. A sí mismo para lograr una disponibilidad del 99% de la red se deberá tener un equipo adicional, el mismo que entrará a trabajar de manera inmediata si el equipo principal falla, además debe permitir la conexión del WISP con la salida internacional a Internet.
Los medios de transmisión que se utilizarán para conectar este módulo con el resto de la red corporativa será el cable UTP nivel 6eº. Ver figura 2.2. Diseño de la red corporativa del WISP.
Módulos adicionales de la red corporativa.
Como complemento a los tres módulos de la red corporativa se tiene los módulos de: la red del personal interno del WISP, la granja de servidores y la salida internacional a Internet.
Red del personal interno del WISP.
Esta red será la encargada de administrar el WISP, aquí se encontrarán las computadoras del todo el personal, tanto técnico como administrativo, esta red interna se conectará al resto de la red corporativa por medio de un Firewall, el mismo que mantendrá protegida la red interna de los diferentes ataques que pudieren provenir tanto de los abonados del WISP como del Internet.
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personal tanto técnico como administrativo del WISP, se tendrá también dos pequeños servidores, en el primero se estará corriendo la aplicación para la administración del WISP. Esta aplicación manejará la información administrativa, como la información de contabilidad, facturación, inventarios, y reportes gerenciales, estará a cargo del personal administrativo del WISP, toda esta información se guardará en una base de datos que estará corriendo sobre el mismo servidor.
En el segundo servidor se tendrá otra aplicación que manejará información técnica como las ordenes de trabajo, soporte técnico, solicitudes de servicio y de cancelación de servicio, modificaciones de contratos, adicional a esta aplicación se tendrán corriendo herramientas que permitirán monitorear el tráfico de la red, la misma que estará a cargo del personal técnico del WISP, toda esta información se guardará en una base de datos que estará corriendo sobre el mismo servidor.
La topología que se usará será la de tipo árbol o estrella, pues esta garantiza la disponibilidad de los equipos ya que no se ve afectada la red en el caso de falla de algún equipo de la red interna, además se puede detectar y corregir errores, facilita el crecimiento del número de clientes.
El medio de transmisión que se utilizará será el cable UTP 6eº, por la razones expuestas anteriormente. Ver figura. 2.2. Diseño de la red corporativa del WISP.
La granja de servidores.
La granja de servidores se unirá al resto de la red corporativa por medio de un Firewall, el mismo que permitirá el acceso a esta red solo a los usuarios y suscriptores que sean previamente autorizados, y que desean hacer uso de algún servicio que presta el WISP, logrando mantener la seguridad de los equipos que se encuentran dentro de la granja de servidores.
Se puede utilizar un SDI, Sistema de Detención de Intrusos4, para poner en funcionamiento un sistema de detección de intrusos se debe tener en cuenta que es posible optar por una solución hardware, software o incluso una combinación de
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estos dos. La posibilidad de introducir un elemento hardware es debido al alto requerimiento de procesador en redes con mucho tráfico. A su vez los registros de firmas y las bases de datos con los posibles ataques necesitan gran cantidad de memoria, aspecto a tener en cuenta.
En redes es necesario considerar el lugar de colocación del SDI. Si la red está segmentada con hub (capa 1 del modelo OSI, Tanenbaum, 2004) no hay problema en analizar todo el tráfico de la red realizando una conexión a cualquier puerto. En cambio, si se utiliza un switch (capa 2 del modelo OSI), es necesario conectar el SDI a un puerto SPAN (Switch Port Analiser) para poder analizar todo el tráfico de esta red
La granja de servidores es un grupo de servidores, que son utilizados para brindar los servicios del WISP, estos servidores tienen una gran capacidad de procesamiento y almacenamiento, para ejecutar tareas que van más allá de la capacidad de una sola computadora. Esta granja de servidores estará dentro de una zona llamada DMZ o zona desmilitarizada (Wikipedia, “Zona Desmilitarizada”).
La DMZ o Zona desmilitarizada, es una subred que abarcará la granja de servidores. El objetivo de una DMZ es que las conexiones desde la red interna y la externa a la granja de servidores estén permitidas, mientras que las conexiones desde la DMZ sólo se permitan a la red externa o hacia los suscriptores del WISP, los equipos ubicados en la DMZ no pueden conectarse con la red interna, por cuestiones de seguridad. Esto permite que los equipos de la DMZ puedan dar servicios a la red externa a la vez que protegen la red interna en el caso de que intrusos comprometan la seguridad de los equipos situados en la zona desmilitarizada. La DMZ se usa habitualmente para ubicar servidores que es necesario que sean accedidos desde fuera, como servidores de e-mail, Http, Web y DNS5.
Los equipos que se utilizarán son: un switch capa dos que permitirá concentrar a los diferentes servidores ubicados en esta red, se utilizará un servidor para cada servicio, por lo que se tendrá 4 servidores.
5
28
La topología que se usará para la granja de servidores será la misma que la de la red interna es decir la topología de tipo árbol por las razones anteriormente expuestas.
El medio de transmisión que se utilizarán será el cable UTP 6eº, por la razones expuestas anteriormente. Ver figura. 2.2. Diseño de la red corporativa del WISP.
La salida internacional a Internet.
29 Suscriptores
Wireless
Acces Point Concentrador ADSL Concentrador Dial up
Granja de servidores
Router
Portadora 1
Salida internacional a Internet
Suscriptores ADSL
Suscriptores Dial – up Acceso Portadora 2 Nucleo Y Distribución DMZ
Switch capa 2
Switch capa 2
Red personal interno del WISP
Switch capa 2 Switch capa 2 Switch capa 2
[image:29.792.90.717.101.441.2]CONTROL ANCHO DE BANDA RADIUS DHCP CONTROL ANCHO DE BANDA DHCP Correo Hosting FTP DNS Antivirus AntiSpam Firewall Switch capa 3 Firewall CONTROL ANCHO DE BANDA RADIUS DHCP
Figura 2.2. Diseño de la red corporativa del WISP6.
12.2. Diseño de la red corporativa del WISP.
6
30 2.2.2.2. Servicios del WISP.
Los servicios se diseñarán tomando en cuenta los requerimientos tanto de los usuarios internos (personal técnico y administrativo) y de los abonados o suscriptores. Por lo que se tendrá los siguientes servicios.
Acceso a Internet.
Este será el principal servicio que se ofrecerá a los abonados o suscriptores del WISP, por lo que se deben considerar criterios tales como: el servicio debe estar disponible todo el tiempo, debe tener las suficientes seguridades de tal manera que si acceden a este servicio lo hagan de una manera segura y no signifique ningún riesgo para el WISP.
Correo Electrónico.
El correo electrónico es una de las aplicaciones de mayor uso. Permite enviar mensajes de un usuario a otro en la red, con la posibilidad de adjuntar archivos, lo que transforma el servicio en “encomiendas electrónicas” (Paredes, Rodrigo 2000:24) aumentando enormemente sus potencialidades7.
Para el servicio de correo electrónico se debe especificar que usuarios tendrán una cuenta de correo electrónico tanto para los usuarios internos como para los abonados del WISP, además se debe especificar la capacidad de almacenamiento que tendrá cada una de las cuentas, siendo este en un inicio de 10MB por cada cuenta y se irá incrementando de acuerdo a las necesidades tanto de los abonados, como del personal interno del WISP.
FTP.
FTP es un protocolo estándar de Internet. FTP es un mecanismo simple para intercambiar archivos entre computadores dentro de la red. Dentro de los usos del FTP está el transporte de páginas HTML desde el computador de desarrollo, hacia el servidor Web. También es comúnmente usado para
7Tomado de :RODRIGO ANDRÉS PAREDES MORALEDA, Diseño e Implementación de experiencias docentes para un sitio
31
descargar programas desde los servidores FTP en Internet8 (Paredes, Rodrigo 2000:24)
Este servicio estará disponible solo para el personal técnico y para ciertos clientes externos del WISP ya que es uno de los requerimientos del mismo.
Servicio de Hosting.
Para dar a conocer una Empresa en el mundo a través de Internet, es necesario hospedar el sitio Web en un servidor que esté conectado las 24 horas del día, que permita recibir sin problemas todos los visitantes que desee, sin dañar su imagen por una lenta descarga del sitio Web.
El servicio de hospedaje (Hosting) de páginas Web, cuenta con las características de espacio en disco y transferencia que un sitio Web necesita para operar perfectamente en Internet.
Este servicio estará disponible solo para los clientes que deseen contratarlo como un servicio adicional, las características técnicas del servicio dependerá de las necesidades de los clientes que lo soliciten.
Servicios transparentes para el Abonado.
DNS9
El servicio DNS (Domain Name Service), (Cerbuna, Pedro, 2007) es un servicio de Internet que traduce los nombres de los dominios (direcciones por nombre, por ejemplo, www.ecuanet.com) en direcciones IP (direcciones numéricas, por ejemplo, 206.123.104.223) y viceversa. Este servicio es imprescindible para poder iniciar cualquier comunicación con otro computador accediendo al mismo por su nombre. El servicio de DNS permite, que la Web y el correo electrónico sean localizados desde cualquier lugar del mundo mediante un nombre de dominio, es decir el servicio de DNS es indispensable para que un nombre de
8
Tomado de: RODRIGO ANDRÉS PAREDES MORALEDA, Diseño e Implementación de experiencias docentes para un sitio proveedor de servicios Internet. http://www.dcc.uchile.cl/~raparede/publ/00memDIE.pdf 2000 Pág. 27.
9
32
dominio pueda ser encontrado en Internet. El servicio DNS es transparente para los suscriptores o abonados.
DHCP10
El servicio DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) es un protocolo de red que permite a los nodos de una red IP obtener sus parámetros de configuración automáticamente. Se trata de un protocolo de tipo cliente/servidor en el que generalmente un servidor posee una lista de direcciones IP dinámicas y las va asignando a los clientes conforme éstas están libres, sabiendo en todo momento quién ha estado en posesión de esa IP, cuánto tiempo la ha tenido y a quién se la ha asignado después. El servicio DHCP es transparente a suscriptores o abonados (Wikipedia,”DHCP”,2010)
AntiSpam11
El servicio antiSpam, utiliza herramientas que se encargan de analizar cada uno de los e-mails que llegan a los usuarios y abonados, para identificar si son o no spam. Este servicio utiliza información (direcciones IP, nombres, textos, etc.) para identificar el correo no deseado y bloquear el acceso del mismo a la red corporativa y por tanto a los abonados, lo que permite descongestionar el tráfico en la red (Wikipedia, “Sistema de detección de intrusos”,2010), (4psa,”Spam Guardian”, 2010)
El servicio AntiSpam no será un servicio que el suscriptor tenga que solicitarlo, sino se lo ofrecerá como un valor agregado por parte del WISP, además de que será transparente al abonado.
Antivirus
Este Servicio nos ofrece la posibilidad eliminar en gran parte los virus que ingresen a nuestra red corporativa, la implementación del servicio de antivirus permitirá proteger en gran parte la red corporativa y las computadoras de los abonados del WISP, también será un servicio transparente a los abonados.
33 2.2.3. EQUIPOS Y SUS COSTOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA RED CORPORATIVA.
Los equipos que se utilizarán para la implementación de la Red corporativa son los que se detallan en la tabla 2.1, y el software licenciado a utilizarse se detalla en la tabla 2.2, para los servidores se utilizará el sistema operativo Linux y para la base de datos de las aplicaciones se utilizarán MySql, que son de distribución gratuita, por lo que su costo no será tomado en cuenta.
0 Tabla 2.1. Equipos y costos de la red corporativa12.
Cantidad Equipo Valor
unitario Valor total 1 Switch capa 3: PowerConnectTM 6224
(Conmutador con 24 puertos Ethernet Gigabit de cobre de nivel 3 con 4 puertos.
$ 580,00 $ 580,00
5 Switch capa 2: 3com 8 puertos 10/100 $ 115,00 $ 575,00 1 Router: Cisco 881G-G-K9 $ 800,00 $ 800,00
1 Firewall: Cisco Asa 5505 Security
Appliance $ 410,00 $ 410,00
10 Servidores:Intel Xeon 3.6Ghz, 1Gb, 73
GB SCSI $ 2.200,00 $ 22.000,00
4 Pc´s: clones (Intel Core 2 Duo 2.8Ghz,
2GB, 250GB) $ 700,00 $ 2.800,00
1 Cableado de la Red corporativa $ 500,00 $ 500,00 TOTAL $ 27.665,00
Tabla 2.2. Costo del software de la red corporativa13.
Cantidad Software Valor
unitario Valor total 4 Windows XP Profesional OE $ 160,00 $ 640,00 4 Microsoft Office 2007 Profesional $ 300,00 $ 1.200,00 1 Antispam y Antivirus Panda
BusinesSecure $ 150,00 $ 150,00
1 Admin Ancho de Banda: Stickgate $ 1.000,00 $ 1.000,00 2 Admin Ancho de Banda: Stickgate +
DHCP $ 1.000,00 $ 2.000,00
TOTAL $ 4.990,00
2.3. DISEÑO DE LA RED WIRELESS MAN.
Antes de entrar a la parte del diseño de la red wireless es necesario ampliar el análisis de la normativa ecuatoriana referente a enlaces inalámbricos, a fin de
12,10
34
que los equipos y frecuencias seleccionadas para la operación del WISP estén dentro del marco legal.
2.3.1. ANÁLISIS DE LA NORMATIVA ECUATORIANA REFERENTE A
ENLACES INALÁMBRICOS.
El estado ecuatoriano por medio del CONATEL14, SENATEL15 y SUPTEL16, son los encargados de administrar y controlar el uso del espectro radio eléctrico en el país.
Del estudio de Ley especial de telecomunicaciones y documentos afines se determinó que las frecuencias de uso libre en el Ecuador son las de 2.4 Ghz y 5.8 Ghz (Frecuencias no licenciadas), la empresa que utilice cualquier otro equipo que trabaje en otra frecuencia diferente a las mencionadas, deberá someterse al trámite y posterior aprobación por parte de los organismos de control, para que adquiera una licencia de operación en esa frecuencia, que puede ser por ejemplo 3.5 Ghs.
Las empresas que usen equipos en las frecuencias 2.4Ghz y 5.8Ghz (Frecuencias no licenciadas), deberán seguir el trámite respectivo en los organismos de control para obtener el permiso de red privada o de portadora. Todos los equipos utilizados deberán estar debidamente homologados, y registrados en la SENATEL, la omisión de este punto será sancionado por la SUPTEL, de acuerdo a la gravedad de la infracción, según establece la Ley especial de telecomunicaciones17.
2.3.2. CONSIDERACIONES PREVIAS PARA TRABAJAR EN LAS FRECUENCIAS 2.4 GHZ Y 5.8 GHZ.
Se ha determinado que los equipos que se utilizarán, tienen que trabajar en las frecuencias 2.4 Ghz del estándar 802.11 b/g y 5.8 Ghz del estándar 802.11a, como se indica en 2.3.1. El uso de estas frecuencias denominadas altas,
14 CONATEL Consejo Nacional de Telecomunicaciones 15 SENATEL, Secretaría Nacional de Telecomunicaciones 16 SUPTEL, Superintendencia de Telecomunicaciones 17 Ley Especial de Telecomunicaciones,
35
requiere línea de vista. Línea de vista se refiere a un camino (path) limpio, sin obstrucciones, entre las antenas transmisoras y receptoras. Para que exista la mejor propagación de las señales RF de alta frecuencia, es necesaria una Línea de vista sólida (limpia - sin obstrucciones).
La zona de Fresnel18 que se muestra en la figura 2.3, es una zona de despeje adicional que hay que tener en consideración además de haber una visibilidad directa entre las dos antenas. Este factor deriva de la teoría de ondas electromagnéticas respecto de la expansión de las mismas al viajar en el espacio libre. Esta expansión resulta en reflexiones y cambios de fase al pasar sobre un obstáculo. El resultado es un aumento o disminución en el nivel de señal recibido.
Figura 2.3. Zona de Fresnel.
Toda la zona marcada en amarillo debe permanecer despejada de obstáculos.
En la tabla 2.3 se tiene una referencia para calcular la zona de Fresnel:
36
Tabla 2.3. Zona de Fresnel19.
Distancia entre
antenas (en Km.) Zona de Fresnel (en metros)
1 3.9
2 5.6
3 7.1
4 8.4
5 9.7
6 11.0
7 12.3
8 13.6
9 15.0
10 16.4
11 17.9
12 19.4
13 21.0
14 22.7
15 24.4
16 26.2
17 28.0
18 29.9
19 31.9
20 34.0
25 45.4
30 58.7
La zona de Fresnel expresada en la tabla 2.3 es calculada según el 70% de la 1ª zona de Fresnel a una frecuencia de 2.4GHz + la curvatura terrestre para cada distancia.
Tomando en cuenta estas consideraciones se determinó que los nodos de acceso inalámbricos deben estar ubicados en un lugar alto, de tal manera que puedan ser divisados sin obstáculos desde la zona donde se ubican los posibles abonados.
Otra consideración es tratar de que la distancia entre el nodo y los abonados sea la menor posible.
19
37 2.3.3. ANÁLISIS DE LAS ANTENAS A UTILIZARSE.
Existen varios tipos de antenas, (QPCOM, 2010) que deben seleccionarse según sus características; para nodos de acceso o para suscriptores, entres las principales tenemos a las siguientes:
Antenas sectoriales.- Son antenas con una potencia máxima de 20dbi, tienen un lóbulo de cobertura horizontal entre 45º y 120º; una cobertura vertical entre 8º y 30º. Al colocarlas en el modo “arreglo de antenas” se puede cubrir 360º, en el país se las puede observar en las torres de las empresas que brindan el servicio de telefonía móvil (Porta, Movistar, Alegro), en la parte superior de la torre colocan las tres antenas de 120º ancladas a un triángulo que permite colocar una antena en cada esquina, recomendadas para nodos de acceso. Antenas omnidireccionales: Son antenas con una potencia máxima de 15dbi, tienen un lóbulo de cobertura horizontal de 360º y vertical de 8º, por lo cual no es recomendable colocarlas a gran altura, ya que los suscriptores tendrían que colocarse a la misma altura debido a que la cobertura vertical es de 8º, recomendadas para nodos de acceso.
Antenas direccionales: Estas antenas se utilizan regularmente para enlaces punto a punto o para suscriptores de las antenas mencionadas anteriormente, en el país existe una gran variedad de estas, las más comunes son:
Antenas de panel: Usadas para enlaces punto a punto o para equipos suscriptores, tienen una potencia regular que va entre 8 y 15dbi, con un lóbulo de cobertura de 30º horizontal y vertical. Son las más usadas por su condición estética, tamaño reducido y fácil instalación.
Antenas yagui: Usadas para enlaces punto a punto o para equipos suscriptores, su potencia varía desde 5dbi hasta 16dbi, tienen un lóbulo de cobertura tanto horizontal como vertical que varía desde 7º hasta 30º, son de fácil instalación en un soporte metálico pero requieren una excelente alineación con el nodo de acceso.
38
movimientos por el tamaño y peso de las antenas. Son las más usadas para unir grandes distancias que pueden llegar hasta 16km dependiendo del Access Point usado.
Tabla 2.4. Antenas
ANTENAS
Sectoriales Omnidireccionales Direccionales
De
Panel Yagui Grilla De
Potencia 20 dbi 15 dbi 8 - 15 dbi 5 - 16 dbi 15 - 24 dbi
Cobertura
horizontal 45° - 120° 360° 30° 7° - 30° 8° - 15°
Cobertura
vertical 8° - 30° 8° 30° 7° - 30° 8° - 15°
Entre los proveedores mayoristas de este tipo de antenas mencionamos a Artianexos, en la ciudad de Guayaquil. En la ciudad de Quito a Andean Trade. Las empresas mencionadas tienen la representación de los siguientes fabricantes. Hyperlink, D-link, Proelectronics.
2.3.4. DETERMINACIÓN DE LA ZONA DE COBERTURA.
La zona donde se pondrá en marcha el proyecto es el Valle de Los Chillos, por lo que se utilizará 2 nodos de acceso, uno estará ubicado en la Loma de Puengasi y otro en San Rafael, de acuerdo al crecimiento y análisis de mercado se estudiará la posibilidad de colocar otro nodo de acceso en la ciudad de Sangolquí, en este documento se hará referencia a los dos casos iníciales.
2.3.4.1. Nodo de largo alcance.
39
El sitio fue seleccionado porque presenta las siguientes características:
Desde este punto se puede observar la totalidad del Valle de Los Chillos; al Norte hasta la vía a Pintag y al sur hasta la entrada al sector de Amaguaña.
Se encuentra alejado de la zona de mayor densidad de repetidoras, aproximadamente 1000 metros al sur, lo que ayuda a disminuir el ruido provocado por la gran cantidad de radio-enlaces.
El lugar donde se colocará la repetidora se encuentra a 100 metros, de una casa la cual dispone de medidor de energía eléctrica y línea telefónica.
Desde este lugar se puede observar parte del sector de Cumbayá.
Este punto tiene la menor distancia posible con la zona donde se ubican los potenciales clientes o suscriptores del servicio (Tomando en consideración otros lugares dentro de la Loma de Puengasi).
Este nodo permitirá enlazar cualquier punto dentro del Valle de Los Chillos, hasta una distancia de 15km con línea de vista, pero cabe mencionar que los equipos que deben colocarse donde el abonado, son muy costosos por el hecho de que deben tener una alta potencia para lograr cubrir grandes distancias.
Este nodo puede ser utilizado para enlazar nodos más pequeños ubicados por ejemplo en zonas altamente pobladas como Conocoto, Sangolquí, San Pedro de Taboada, Selva Alegre, etc., similares al nodo urbano que se va a ubicar en San Rafael.
2.3.4.2. Nodo urbano.
40
Este lugar fue seleccionado porque presenta las siguientes características:
El Centro Comercial Plaza del Valle cuenta con una construcción de aproximadamente 18 metros de altura en donde se puede colocar el nodo de acceso.
La oficina donde se va a tener la red Corporativa y a donde llega la fibra óptica para el acceso a Internet se encuentra dentro del Centro Comercial.
La distancia entre las oficinas y el nodo de acceso es de 85 metros, lo que permite enlazar estos dos puntos con cable de red UTP (bajo costo).
Este punto se encuentra en el centro de San Rafael y puede ser divisado por la mayoría de potenciales clientes.
El lugar cuenta con instalaciones eléctricas y línea telefónica.
El lugar cuenta con guardianía privada las 24 horas del día los 365 días del año.
Este nodo tendrá un alcancé promedio de 2km a la redonda, pero en algunos lugares no se podrá llegar debido a que existen árboles de eucalipto, los cuales están a una altura similar del nodo de acceso, impidiendo la línea de vista.
Se espera que los abonados que no puedan conectarse al nodo de San Rafael lo puedan hacer al nodo de la Loma de Puengasi, pero el costo de la instalación de los equipos (a colocarse en los clientes), va a ser mayor debido a que deben ser más potentes para cubrir en promedio 7km.
2.3.5. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE LA RED.
Tomando en cuenta los costos de los equipos que trabajan en 2.4 Ghz y 5.8 Ghz, se determinó que los primeros son los más económicos, por lo cual se va a emplear equipos de 5.8 Ghz para el backbone entre el nodo de Puengasi y San Rafael.
41 2.3.5.1. Backbone.
El enlace que permitirá conectar el nodo principal ubicado en San Rafael y la repetidora ubicada en la Loma de Puengasi tendrá que cubrir una distancia aproximada de 7km. Tal como se muestra en la figura 2.4.
[image:41.595.120.473.211.442.2]Diagrama del Backbone.
Figura 2.4. Diagrama del Backbone de la red Wireless20.
Figura 0.
Para realizar este enlace se utilizarán equipos que trabajen en la frecuencia 5.8Ghz, por cuanto existe menos interferencia, y la visibilidad entre los dos puntos tiene clara línea de vista.
Este enlace deberá presentar un gran rendimiento en cuanto a la gestión de ruido, velocidad de transmisión y estabilidad en el enlace (0 paquetes perdidos), esto debido a que permitirá enlazar a todos los suscriptores inalámbricos conectados al nodo de la Loma de Puengasi con el Nodo ubicado en San Rafael, las fallas que pudieran darse en este enlace afectara a todos los suscriptores conectados al servicio inalámbrico.
20
42
El utilizar equipos que trabajen en 5.8 GHz obliga a tener una línea de vista perfecta entre los dos puntos a enlazar debido a que se trata de un frecuencia alta.
Se han seleccionado los siguientes equipos, como se detalla en la tabla 2.5, para la Opción 1 y en la tabla 2.7, para la Opción 2.
Opción 1
0Tabla 2.5. Opción 1 Equipos para Backbone21.
Cant. Marca Frecuencia Potencia
2 Access Point QPcom 5.8Ghz 60mw
2 Antena de Grilla Hyperlink 5.8Ghz 27dbi 2 Pigtail
2 Caja para exteriores
0
Tabla 2.6. Respuestas al comando ping con equipo QPcom22.
Ejecución del comando Ping
Tiempo de respuesta promedio 4ms
Porcentaje de señal 65%
Paquetes perdidos 0
Opción 2
Tabla 2.7. Opción 2 Equipos para Backbone23.
Cant Marca Frecuencia Potencia
2 Access Point Teletronics 5.8Ghz 200mw 2 Antena de Grilla Hyperlink 5.8Ghz 24bdi 2 Pigtail
2 Caja para exteriores
0
21, 22
Fuente: El autor
43
Tabla 2.8. Respuestas al comando ping con equipo Teletronics
Ejecución del comando Ping
Tiempo de respuesta promedio 4ms
Porcentaje de señal 72%
Paquetes perdidos 0
Se hace referencia a pruebas de ejecución del comando Ping, realizadas anteriormente por un proveedor WISP existente y quien nos facilita los datos técnicos24.
Análisis del costo de los equipos
Se obtuvo resultados similares con las dos opciones detalladas anteriormente, la diferencia radica en el costo; al utilizar la Opción 1 se tendrá un ahorro del 65%, por lo cual estos equipos son los seleccionados para implementar el Backbone.
2.3.5.2. Acceso de los suscriptores hacia los nodos inalámbricos.
Los suscriptores del servicio de Internet se dividen en dos tipos:
a. Los que acceden al nodo de largo alcance ubicado en Loma de Puengasi
b. Los que acceden al nodo urbano ubicado en San Rafael.
La diferencia entre ellos radica en que para el nodo de largo alcance los equipos colocados en el suscriptor deberán tener mayor potencia con el objetivo de cubrir una distancia en promedio de 8km, lo que provoca que el costo de este tipo de equipos sea elevado.
En el caso del nodo urbano los equipos cubrirán una distancia promedio de 2km, lo que provoca que sean más económicos.
Nodo de Acceso Puengasi.
En el Nodo Puengasi, se colocará 2 Puntos de acceso con el objetivo de cubrir la mayor área posible del Valle de Los Chillos. La zona donde existen los
44
[image:44.595.105.490.153.389.2]potenciales clientes tiene la siguiente forma vista desde la Loma de Puengasi, tal como se muestra la figura 2.5.
Figura 2.5. Cono de cobertura25.
Cono de cobertura.
Los Barrios y Urbanizaciones mencionados son los más conocidos y sirven como referencia, ya que existe una infinidad de barrios y urbanizaciones más pequeñas que se encuentran dentro o cerca de los lugares detallados.
AP-1 (Punto de acceso 1).
Este punto de acceso dentro del Nodo de Puengasi tiene por objeto cubrir los sitios más distantes y que se encuentran a los extremos del cono de cobertura.
Por este hecho los equipos seleccionados deberán tener una potencia considerable para llegar a sectores como la vía a Amaguaña y la vía a Pintag, sectores que tienen una distancia aproximada de 12km hacia el Nodo de Puengasi.
25
45
Diagrama del AP-1
Para implementar este Punto de acceso se utilizará 2 antenas de grilla por cuanto tienen mayor potencia, pero su lóbulo de cobertura es de 15º, ya que es una antena direccional.
Se utilizarán este tipo de antenas ya que van a tener como objetivo cubrir los extremos derecho e izquierdo del cono de cobertura
[image:45.595.107.445.361.574.2]Tal como se muestra en la figura 2.6, estas 2 antenas deberán ir conectadas hacia un mismo Access Point, para lograr esto se debe utilizar un Splitter, que es el encargado de dividir la señal para las dos antenas, esto produce una pérdida de 1dbi por cada terminal (Boca) donde se conecta la antena en el Splitter. La pérdida total en este caso seria de 2dbi, ya que el tercer terminal es para el pigtail del Access Point.
Figura 2.6. Diagrama del AP-126.
Los equipos que se detallan en la tabla 2.9, son los que cumplen con los requerimientos y expectativas.
26, 21
46
Tabla 2.9. Equipos para el Punto de acceso 127.
Cant Marca Frecuencia Potencia
1 Access Point Senao 2.4 Ghz 400mw
2 Antenas de Grilla Hyperlink 2.4 Ghz 24bdi 3 Pigtails con cable RG58
1 Splitter 3 bocas 2.4 Ghz -2dbi
1 Caja para exteriores
Las antenas de grilla utilizadas para este punto de acceso tienen un lóbulo de cobertura de 15º, y puede enlazar a suscriptores que se encuentren hasta 12km de distancia desde el Nodo de Puengasi, como se muestra en la figura 2.7.
Figura 2.7. Cobertura del AP-128.
Equipos a colocarse donde el suscriptor
Para colocar los equipos en la ubicación que el cliente lo solicite, se deberá considerar la distancia a la cual se encuentran con respecto al Nodo de acceso, en este caso los equipos deberán tener una potencia alta por la distancia que se va a cubrir, como se detalla en la tabla 2.10.
22,23
47 0 Tabla 2.10. Equipos a colocarse donde el suscriptor para acceso por AP-129.
Para 7Km
Cant Descripción Valor
1 Access Point QPcom de 200mw 95,00 1 Antena de Grilla de 19 dbi 47,00
1 Pigtail 15,00
1 Caja para exteriores 6,00 TOTAL 163,00 Para 12Km
1 Access Point Senao 400mw 190,00 1 Antena de Grilla de 24 dbi 65,00
1 Pigtail 15,00
1 Caja para exteriores 6,00 TOTAL 276,00
Tabla 0.12.9 Equipos a colocarse donde el suscriptor para acceso por el AP-1
Dependiendo del lugar se podría llegar a una distancia mayor que puede ser 15km, pero esto dependerá de las condiciones geográficas donde se encuentre el suscriptor, estas pueden ser altura, línea de vista perfecta y de la cantidad de ruido existente en esa zona. Para lograr esta distancia los equipos colocados donde el suscriptor también deberá tener una elevada potencia lo que aumenta su costo significativamente. Muchas empresas pueden cubrir estos costos que bordean los $ 500,00 dólares.
AP-2 (Punto de acceso 2).
Este punto de acceso dentro del Nodo de Puengasi tiene por objeto cubrir la parte central del cono de cobertura, para este propósito se utilizará una antena sectorial o de panel que tiene un lóbulo de 120º.
Esta antena tiene una amplitud horizontal de 120º, pero su potencia es de 20dbi por lo cual se considera necesario colocar un amplificador a esta antena con el objetivo de cubrir una distancia de 8km en promedio. Sin amplificador no llegaría a más de 5km, esta distancia no es suficiente ya que la mayor densidad poblacional del Valle de Los Chillos se encuentra a una distancia promedio de 8km desde la repetidora.
El amplificador utilizado tiene una potencia de 1w que es lo máximo que establece la norma expedida por el CONARTEL30 para este tipo de conexiones, en otros países como por ejemplo Holanda se permite hasta 3w de potencia en
48
los equipos, pero esto provoca una considerable descarga de radiación para los seres vivos que están en la cercanía de la repetidora.
Para este caso se utilizará un amplificador marca Hyperlink, que fue compatible con equipos Orinoco y Qpcom, que tienen entre sus características una buena gestión de ruido. Pueden existir otras marcas con las cuales si sea compatible el amplificador, pero solo se hace referencia específicamente a los equipos con los que se trabajó en otra implementación y han dado buenos resultados.
El hecho de que la antena tiene una cobertura horizontal de 120º y que el amplificador es bidireccional provoca que recepte una gran cantidad de conexiones en puntos muy lejanos, esto da como resultado que ingrese hacia al Access Point ruido en exceso, que mucho de los equipos no lo gestionan adecuadamente provocando que los mismos se inhiban o tengan considerables pérdidas de paquetes.
En la Tabla 2.11, se muestra un análisis de compatibilidad y costo de los equipos.
0 Tabla 2.11. Compatibilidad entre AP’s y un Amplificador de 1W31.
Equipo Potencia Compatible con Amplificador Estabilidad Costo
D-link 900 DWL 60mw SI 70% Bajo Linksys WRT54g 60mw NO 30% Medio Micronet 60mw NO 30% Medio
C-net 60mw NO 30% Bajo
Teletronics 100mw SI 70% Alto Qpcom AP252G 60mw SI 99.8% Medio Orinoco AP2000 60mw SI 99.8% Alto
Para establecer el porcentaje de estabilidad del enlace se utilizo los siguientes parámetros:
Como muestra se considero a 50 respuestas del comando Ping en un intervalo de tiempo. Entonces si en un intervalo de tiempo cualquiera, existen 50 respuestas corresponde a una estabilidad del 100%, en el caso de que existan perdidas de paquetes (Tiempo de espera agotado), se deberá calcular el correspondiente porcentaje, de la siguiente manera:
31
49
Ejemplo, en el caso de que existen 40 respuestas del comando Ping:
(40*100)/50= 80, esto es 80% de estabilidad.
Diagrama del AP-2.
Se utilizarán para este caso un Access Point QPcom de 60mw, el mismo que como se mencionó anteriormente gestiona de manera adecuada el ruido.
Los amplificadores no pueden aceptar mas de 100mw de potencia a la entrada por lo cual se escogió dicho equipo que tiene una potencia de salida máxima de 60mw. El amplificador incluye un DC inyector que es donde se le conecta la alimentación eléctrica.
[image:49.595.106.476.397.636.2]Mediante el uso de un Pigtail de baja perdida se conecta el amplificador con la antena. Como se puede observar en la figura 2.8.
Figura 2.8. Diagrama del AP-232.
Figura 0.22.8 Diagrama del AP-2
Los equipos que se detallan en la tabla 2.12, son los que cumplen con los requerimientos y expectativas.
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