Diseño lógico y simulación de un esquema de red wlan basada en el análisis de la propagación

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(1)M. AT. EM AT IC. AS. Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. Y. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO. CA. S. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. FI. SI. Escuela Académico Profesional de Informática. AS. TITULO:. AUTORES:. CI E. NC I. “DISEÑO LÓGICO Y SIMULACIÓN DE UN ESQUEMA DE RED WLAN BASADA EN EL ANÁLISIS DE LA PROPAGACIÓN”. EC A. DE. Rodríguez Avalos Edgar Daniel Tucto Succhil Elvis Ernesto. ASESOR:. BI. BL I. OT. Ing. Edwin Mendoza Torres. Dr(c).. TRUJILLO – PERU 2014. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. EM AT IC. DEDICATORIA. A DIOS. Y. M. AT. Por siempre bendecirme a mí y a mi familia y ser mi apoyo espiritual en los momentos más difíciles... S. A mis Padres Emi y Daniel. A mi hermana y amigos. NC I. AS. FI. SI. CA. Por apoyarme siempre en todo momento, en todas las etapas de mi vida, brindarme siempre amor y ser los que siempre me guiaron por el buen camino.. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. Por darme alegría siempre en los momentos que se necesitaban, por siempre apoyarme y hacerme reír en todo momento, muchas gracias mis queridos amigos y hermana.. Edgar Rodriguez ii Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. EM AT IC. DEDICATORIA A DIOS:. AT. Que es el ser supremo a quien debo la vida y la dicha que he tenido en el transcurso de ella y por permitir culminar una de mis metas.. M. A mí querida madre: MARIA. SI. CA. S. Y. Ya que gracias a ella soy lo que soy, por su apoyo incondicional y por saber llevarme de su mano en todo momento, ella es el pilar y fuerza fundamental en mi vida por ser una gran madre y mujer, cuyo sacrificio debo el éxito alcanzado. FI. A mi Padre: PELAYO. A mi hermana: SANDRA Que estuvo siempre a mí lado cumpliendo el rol de madre dándome consejos y preocupándose por lograr metas trazadas en la vida.. DE. CI E. NC I. AS. Quien me enseño desde pequeño a luchar para alcanzar mis metas.. A mi abuelitos:. OT. EC A. JUAN y SABINA, LOLITO y MARIA; con mucho cariño porque sé dónde se encuentres siempre estarán orgullosos de mí. A mi enamorada. BI. BL I. SUSSANETH, por ser mi fuente de inspiración y quien me prestó el tiempo que le pertenecía para poder culminar con esta meta trazada. Elvis Tucto iii Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. EM AT IC. PRESENTACIÓN Señores Miembros del Jurado:. AT. De conformidad con lo establecido en el Reglamento de Grados y Títulos de Escuela. Académico Profesional de Ingeniería Informática de la Universidad Nacional de. M. Trujillo, elevo a vuestra consideración la presente tesis titulada: “DISEÑO LÓGICO Y. Y. SIMULACIÓN DE UN ESQUEMA DE RED WLAN BASADA EN EL ANÁLISIS. CA. S. DE LA PROPAGACIÓN”, con la finalidad de optar el título de Ingeniero Informático.. Confiamos que con su buen criterio profesional, sabrán evaluar y aceptar el presente. SI. estudio, asimismo esperando sepan comprender los posibles errores y omisiones que. AS. FI. pudieran encontrar, por lo que esperamos vuestra comprensión.. Por lo expuesto anteriormente esperamos de ustedes Señores miembros del jurado su. CI E. NC I. respectiva evaluación y aprobación.. DE. Presidente: Ing. Gabriel Cruz Silva.. EC A. Secretario: Ing. Anthony Jose Gomez Morales. : Ing. Edwin Mendoza Torres. Dr(c).. BI. BL I. OT. Vocal. iv Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. Nuestra más sincera y profunda gratitud a nuestro asesor:. AT. ING. EDWIN MENDOZA TORRES. Dr(c).. EM AT IC. AGRADECIMIENTOS. M. Por su valiosa asesoría, enseñanzas, comprensión, amistad, tiempo y dedicación. Gracias por sus orientaciones, críticas, sugerencias durante cada etapa del desarrollo. CA. S. Y. de este proyecto y por viabilizar la culminación de la misma.. FI. SI. Una profunda gratitud a los:. DOCENTES UNIVERSITARIOS, que aportan significativamente en la cristalización. AS. de mi Grado Académico, gracias por compartir sus experiencias, brindando en todo. NC I. momento su amistad, comprensión y calidad humana, motivándonos siempre a la. CI E. superación tanto personal como profesional.. Una profunda gratitud a los profesionales que de alguna manera han aportado a la. DE. presente tesis, gracias a su opinión veraz y sincera, pudieron calificar y tomarse el. BI. BL I. OT. EC A. tiempo de analizar este trabajo.. v Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. CA. S. Y. M. AT. EM AT IC. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. FI. SI. Reconocimiento A la Universidad Nacional de Trujillo por brindarme la. AS. oportunidad de desarrollar capacidades, competencias y. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. optar el Grado Académico de Ingeniero Informático. vi Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) AS. Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. RESUMEN. EM AT IC. En nuestro actual proyecto de tesis se muestran los procedimientos que se llevan a cabo. para dar solución al congestionamiento y cobertura en una red wlan en la ciudad de Trujillo aplicando los conceptos de propagación en redes inalámbricas, haciendo uso de herramientas como U2000 para el desarrollo y simulación de nuestro proyecto.. AT. El objetivo principal de nuestro proyecto es diseñar y simular un esquema de red wlan. M. basado en el análisis de la propagación. Todo el proceso se divide en 5 etapas.. Y. En la etapa 1, se hará una estimación de los puntos para iniciar el estudio de la. S. propagación, de tal manera que se solapen.. CA. En la etapa 2, se empieza la instalación de equipos de propagación y se hace el recorrido. SI. para la toma de muestras.. FI. En la etapa 3, una vez recolectadas las muestras, se procesan los datos obtenidos en la. AS. fase previa mediante el método de propagación elegido. En la etapa 4, se hace el diseño de acuerdo a ciertos parámetros obtenidos en la fase. NC I. previa.. En la etapa 5, una vez obtenido el diseño procedemos a simular la implementación de. CI E. nuestro nuevo esquema de red (agregar vlan o wlan) usando la herramienta U2000 Al culminar las 5 etapas exitosamente, nuestra red estará lista para ser implementada al. final. DE. comercialmente,. del. trabajo. se. exponen. nuestras. conclusiones. y. recomendaciones que surgieron a lo largo de la investigación de nuestro proyecto de. BI. BL I. OT. EC A. tesis.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. EM AT IC. ABSTRACT. In our current thesis project procedures are performed to solve the congestion and coverage in a WLAN network in the city of Trujillo applying the concepts of. propagation in wireless networks, using tools such as U2000 shown to development and. AT. simulation of our project.. M. The main objective of our project is to design and simulate a wlan network scheme. Y. based on the analysis of propagation. The entire process is divided into five stages. In stage 1, is intended to assess the point to begin the study of the spread, so that they. CA. S. overlap.. Equipment installation propagation begins in stage 2, and the path for the sampling is. FI. SI. done.. In step 3, once collected the samples, the data obtained in the previous phase will be. AS. processed by the propagation methodology chosen.. NC I. In step 4, the design according to certain parameters obtained in the previous phase is done.. CI E. In step 5, once obtained the design proceed to simulate the implementation of our new scheme network (vlan add or wlan) using the U2000 tool. DE. At the end of the 5 stages successfully, our network is ready to be implemented commercially at the end of the work our conclusions and recommendations that. BI. BL I. OT. EC A. emerged throughout our research thesis project are presented. viii Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. AT EM AT. IC. Índice DEDICATORIAS RESUMEN ABSTRACT. M. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 12 CAPÍTULO I: ............................................................................................................................ …14. REALIDAD PROBLEMÁTICA .................................................................................. 15. CA S. 1.1. Y. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO .......................................................................................... 14. 1.1.1 Descripción del problema ............................................................................................. 15 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: ..................................................................... 16. 1.3. HIPÓTESIS: .............................................................................................................. 16. 1.4. OBJETIVOS ................................................................................................................. 16. FI. SI. 1.2. S. 1.4.1. Objetivo General............................................................................................ ……16. CI A. 1.4.2. Objetivos Específicos ............................................................................................. 16 A continuación se describen los objetivos específicos: ................................................... 16 1.5. JUSTIFICACIÓNDEL PROBLEMA ...................................................................... 17. EN. 1.5.1. Desde un punto de vista Económico ..................................................................... 17. CI. 1.5.2. Desde el punto de vista Académico ....................................................................... 18 1.5.3. Desde el punto de vista Social................................................................................ 18. DE. CAPITULO II: .............................................................................................................................. 19 MARCO TEORICO REFERENCIAL ......................................................................................... 19 REDES WLAN............................................................................................................. 20. TE CA. 2.1.. 2.1.1. Descripción de las redes wlan......................................................................................... 20 2.2.2 Arquitectura de WLAN IEEE 802.11. ................................................................. 22. 2.2.3. Nivel de Acceso al Medio (Media Access Control MAC) ................................... 23. LI O. 2.2.4. DCF Función de Coordinación Distribuida. ....................................................... 23. BI B. 2.2.5. Protocolo de Acceso al medio CSMA/CA y MACA............................................ 24 2.2.6. Gestión de Potencia................................................................................................ 25 2.2.7. Solapamiento WiFi ................................................................................................ 26. 2.3.. CONCEPTOS DE PROPAGACION ........................................................................... 28 9 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. 2.3.3. Propagación radioeléctrica: planteamiento del problema ................................. 28. Mecanismos de Propagación ......................................................................... 28. IC. 2.3.3.1.. 2.3.4.1. 2.4.. AT EM AT. 2.3.4. Propagación en Espacio Libre .............................................................................. 33 Enlaces de punto a zona (punto - multipunto) ............................................ 33. MODELOS DE PROPAGACION ............................................................................... 35. 2.3.1. Walfisch-Bertoni .................................................................................................... 38 2.3.2. Modelo de Okumura-Hata .................................................................................... 39. M. 2.3.3. Una predicción típica con el modelo de Hata ...................................................... 41 2.3.4. Cálculo de cobertura por el modelo de Hata ....................................................... 43. Y. 2.3.5. Modelo de Walfisch-Ikegami ................................................................................ 45. CA S. 2.3.6. Modelo SUI ............................................................................................................. 49 2.3.7. Modelo de Ericsson ................................................................................................ 50 2.4.. DRIVE TEST ............................................................................................................... 51. SI. 2.4.1. Rutas de Drive Test ............................................................................................... 53. FI. 2.4.2. Horario del Drive Test........................................................................................... 53 2.4.3. Tipos de Llamada .................................................................................................. 54. S. 2.4.4. Tipos de Drive Test ................................................................................................ 55. CI A. 2.4.5. Recomendaciones para un Drive Test.................................................................. 56 2.4.6. Resultados de un Drive Test ................................................................................. 57. EN. 2.4.7. Equipos y Software para un Drive Test ............................................................... 58 CAPÍTULO III: ............................................................................................................................ 59. TIPO DE INVESTIGACIÓN .................................................................................... 60. DE. 3.1.. CI. METODOLOGÍA DE ESTUDIO ......................................................................................... 59. 3.1.1. De acuerdo al diseño de la investigación.............................................................. 60. TE CA. 3.1.2. De acuerdo al lugar y los recursos........................................................................ 60 3.2.. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ............................................................................... 60. 3.2.1. Métodos y Técnicas ................................................................................................ 60 POBLACION Y MUESTRA...................................................................................... 61. 3.4.. FUENTE Y TECNICAS PARA LA RECOLECCION DE INFORMACION ...... 62. LI O. 3.3.. CAPÍTULO IV: ............................................................................................................................ 64. BI B. RESULTADOS ............................................................................................................................ 64 4.1.. COMPARATIVA DE METODOLOGIAS EN SITUACIONES SIMULADAS ........ 65. 4.1.1. Perdidas en Ambiente Urbanos .................................................................................... 65 10 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. 4.1.2. Perdidas en Ambiente SubUrbano ................................................................................ 67. IC. 68. AT EM AT. 4.1.3. Familias de Curvas de Rango de dispersión de la predicción....................................... 68 4.1.4. Altura de la estación base. ............................................................................................ 69 4.2.. COMPARATIVA DE METODOLOGIAS EN SITUACIONES REALES ................ 70. 4.3.. ELECCION DEL MODELO DE PROPAGACION .................................................... 72. 4.4. DISEÑO DE LA RED WLAN Y SIMULACION DE LA MISMA SEGÚN CASO ESTUDIO ................................................................................................................................. 73. M. 4.4.1. Selección de Puntos ............................................................................................... 73. DISEÑO DEL ALGORITMO ...................................................................................... 84. CA S. 4.5.. Y. 4.4.2. Drive Test ............................................................................................................... 74. CAPÍTULO V DISCUSIÓN DE RESULTADOS ...................................................................... 85 5.1. Resultados Obtenidos ................................................................................................... 86. SI. ...................................................................................................................................................... 90. FI. ...................................................................................................................................................... 91 CAPÍTULO VI: ............................................................................................................................ 92. S. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 92 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 93. 6.2.. RECOMENDACIONES .............................................................................................. 94. 6.3.. TRABAJOS FUTUROS ............................................................................................... 94. 6.4.. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ......................................................................... 95. EN. CI A. 6.1.. CI. ANEXO 1........................................................................................................................................ 96. DE. ANEXO 2........................................................................................................................................ 97. BI B. LI O. TE CA. ANEXO 3...................................................................................................................................... 116. 11 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. IC. INTRODUCCIÓN. AT EM AT. El rápido desarrollo de las tecnologías de la información y la idea de estar siempre. comunicados han impulsado el avance de las redes inalámbricas, para las cuales se han desarrollado diversos estándares y múltiples tecnologías que hacen posible la transmisión de datos en medios no guiados.. M. En este sentido los estándares desarrollados por la IEEE (Institute of Electrical. Y. Electronic Eingenieers ) han permitido implementar redes inalámbricas que varian en su. CA S. nivel de cobertura; ejemplo de ello son las redes de área local (WLAN) exitosas comercialmente a través de la marca denominada WIFI (Wireless Fidelity) y que se define mediante el estándar IEE 802.11 (a,b,g,n). Dicha tecnología ha hecho posible el. FI. S. comercialmente pues su costo es bajo.. SI. acceso a la red en miles de Access Points públicos y privados haciéndola muy exitosa. CI A. A la par, se han desarrollado otro tipo de redes de área más extensa englobadas en el término WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) las cuales tienen aplicaciones. EN. similares, en este caso descritas a través del estándar IEEE 802.16 mejor conocido comercialmente como WiMAX (Worldwide Interoperability Multiple Acess). Es una. CI. tecnología de acceso inalámbrico de banda ancha BWA (Broandband Wireless Access). DE. que promete ser muy competitiva en su desarrollo a futuro, pues se contemplan. TE CA. características adicionales como movilidad y calidad de servicio (QoS).. Una mejor cobertura y aprovechamiento de las redes wlan solo se logran realizando un estudio previo con el cual se logre tener los datos exactos en donde se van a colocar los puntos de red para así lograr una mayor cobertura. Este estudio se basa en el análisis de. BI B. LI O. la propagación.. Se define propagación como el conjunto de fenómenos físicos que conducen a las ondas del transmisor al receptor. Esta propagación puede realizarse siguiendo diferentes 12 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. fundamentos físicos, cada uno más adecuado para un rango de frecuencias de la onda a. AT EM AT. IC. transmitir.. Según lo indicado, realizaremos un esquema de red basándonos en los conceptos de propagación que permitirán asegurar una mayor cobertura en las redes wlan,. De esta manera la tesis presente está estructurada en seis capítulos. En el primer describe. M. el planteamiento del problema a tratar y sus fundamentos de estudio. En el segundo. Y. capítulo se hace una revisión de los conceptos y fundamentos claves para la. CA S. comprensión de los conceptos de propagación, asi como otros conceptos relacionados a nuestra investigación. El tercer capítulo comprende los materiales y métodos utilizados para realizar la presente investigación y poder comprobar la hipótesis planteada En el. SI. cuarto capítulo se realiza un análisis de los resultados así como el correspondiente. FI. desarrollo de nuestro esquema de red y su correspondiente simulación. El quinto. S. capítulo contiene la discusión de los resultados y por último el sexto capítulo con las. BI B. LI O. TE CA. DE. CI. EN. CI A. conclusiones y recomendaciones así como las referencias bibliográficas.. 13 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. CA S. Y. M. AT EM AT. IC. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. FI. SI. CAPÍTULO I:. BI B. LI O. TE CA. DE. CI. EN. CI A. S. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO. 14 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. Descripción del problema. AT EM AT. 1.1.1. IC. 1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA. Los aspectos de movilidad en un principio no fueron de gran interés debido a que los equipos de comunicación eran grandes y pesados. Sin embargo hoy en día con la creciente aparición de equipos cada vez más pequeños (Celulares, PDA’s,. M. laptops, etc.) que ofrecen diversas aplicaciones multimedia y comunicación. Y. continua; crece la demanda de movilidad y mayor cobertura en sistemas de red. CA S. inalámbricos de banda ancha.. La historia de las comunicaciones se remonta a los orígenes del ser humano. SI. quien desde sus inicios ha buscado diversas formas para comunicarse con sus. FI. semejantes. Logrando cada vez formas más eficientes de comunicación de las. S. cuales, sin duda, el teléfono fue lo que revolucionó las comunicaciones a. CI A. distancia, aunque la televisión también tuvo un papel muy importante para el. EN. desarrollo de estos sistemas.. Gracias al uso de estas tecnologías, que permitieron la transmisión de señales de. CI. voz e imágenes a grandes distancias prácticamente de manera instantánea, las. DE. comunicaciones a distancia (telecomunicaciones) tuvieron un gran éxito. TE CA. Posteriormente, el desarrollo de las computadoras y la aparición de Internet permitieron la transmisión ya no solo de imágenes y voz sino que incluso de datos e información, que sin embargo para lograr esto, aún hoy en día, se vale del. BI B. LI O. uso de cables.. Algunas estadísticas nos muestran el aumento del uso de las redes asi como de los dispositivos móviles.. 15 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. IC. 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA:. una. AT EM AT. - ¿Cómo implementar una red wlan para evitar la falta de cobertura en determinada área geográfica?. 1.3 HIPÓTESIS:. M. El diseño lógico y simulación de un esquema de red wlan basada en el análisis de la. Variable Dependiente: Nivel de Cobertura. CA S. Y. propagación para mejorar el nivel de cobertura.. SI. Variable Independiente: Diseño lógico y simulación de un esquema de red wlan. FI. basada en el análisis de la propagación.. CI A. S. 1.4 OBJETIVOS. EN. 1.4.1. Objetivo General. CI. Diseñar lógicamente y simular un esquema de red wlan basado en el análisis de. DE. la propagación para mejorar el nivel de cobertura.. TE CA. 1.4.2. Objetivos Específicos. 1. Ubicar los puntos geográficos en forma aleatoria y en conceptos teóricos sobre espectro radioeléctrico.. BI B. LI O. A continuación se describen los objetivos específicos:. 16 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. 2. Recolectar datos de la propagación mediante el uso de equipos especiales. AT EM AT. IC. colocados en cada punto.. 3. Procesar los datos obtenidos del estudio de la propagación mediante el método de propagación elegido.. 4. Diseñar la red wlan en base a los datos procesados por el método de. M. propagación elegido que asegure una cobertura ideal minimizando los. CA S. Y. espacios muertos.. 5. Simular la implementación del esquema de red wlan haciendo uso de la. SI. herramienta U2000.. EN. CI A. S. mejorar el nivel de cobertura.. FI. 6. Evaluar el esquema de red wlan basado en el análisis de la propagación para. DE. CI. 1.5 JUSTIFICACIÓNDEL PROBLEMA. 1.5.1. Desde un punto de vista Económico. TE CA. Permitirá a las empresas a desarrollar una mejor manera de ubicar sus puntos de red, permitiendo una mejor y mayor área de cobertura y mínimo congestionamiento de red, logrando de esta forma mayor cantidad de clientes lo que generara a futuro. BI B. LI O. ganancias para la empresa. 17 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. 1.5.2. Desde el punto de vista Académico. IC. Incentivar a los alumnos, la investigación en redes inalámbricas en la Escuela de. AT EM AT. informática de la Universidad Nacional de Trujillo y en Universidades, con el fin. de ayudar a mejorar el desarrollo y el rendimiento de las empresas dado que esta área últimamente está tomando mucha importancia debido a los beneficios que esta proporciona.. M. Obtener el título profesional.. CA S. Y. 1.5.3. Desde el punto de vista Social. Ayudará a las personas a tener una mayor cobertura de red, lo cual les permitirá. SI. estar siempre en comunicación, lo que se traducirá a una mayor productividad tanto. BI B. LI O. TE CA. DE. CI. EN. CI A. S. FI. en usuarios finales como en las empresas.. 18 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. CA S. Y. M. AT EM AT. IC. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. FI. SI. CAPITULO II:. BI B. LI O. TE CA. DE. CI. EN. CI A. S. MARCO TEORICO REFERENCIAL. 19 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. IC. 2.1. REDES WLAN. AT EM AT. 2.1.1. Descripción de las redes wlan. Las redes inalámbricas de área local WLAN por sus siglas en inglés WirlessLocal Area Network son redes que comúnmente cubren distancias de los 10 a los 100 de metros. Esta pequeña cobertura permite una menor potencia de. M. transmisión que a menudo permite el uso de bandas de frecuencia sin licencia.. Y. Debido a que las LANs a menudo son utilizadas para comunicaciones de una. CA S. relativa alta capacidad de datos, normalmente tienen índices de datos más altos. Por ejemplo 802.11, una tecnología WLAN, tiene un ámbito nominal de 100 metros e índices de transmisión de datos de hasta 11Mbps. Los dispositivos que. SI. normalmente utilizan WLANs son los que tienen una plataforma más robusta y. S. FI. abastecimiento de potencia como son las computadoras personales en particular.. CI A. El estándar IEEE 802.11 o también llamado WiFi fue definido por el IEEE (Instituto de Ingenieros Elécticos y Electrónicos) en 1997 como un estándar que. EN. remplazaría los cables de la conexión alámbrica Ethernet con una conexión inalámbrica. La definición del estándar 802.11 para el estándar de las capas. CI. Físicas incluye definiciones para el procedimiento de convergencia de la capa física (Physical Layer Convergence Procedure PLCP) y las subcapas. DE. dependientes del medio (Physical Medium Dependent PMD). El 802.11 tiene tres extensiones principales que se consideran actualmente.La primera extensión. TE CA. es 802.11a. Opera en la banda de 5GHz, menos congestionada y con menos interferencias y con alcance limitado a 50 metros, con 12 canales separados no. BI B. LI O. empalmados. Como resultado, se disponen de 12 puntos de acceso para diferentes canales en la misma área sin interferencia con algún otro. El 802.11a utiliza división de frecuencias ortogonales multiplexadas (orthogonal frequency division multiplexing OFDM), la cual divide una señal de datos a través de 48 sub-carriers separados con un canal de 20MHz para proveer transmisiones en rangos de 6,9, 12,18, 24, 36, 48 o 54 Mbps. 20 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. La segunda extensión es 802.11b y es la base para la mayoría de las LANs. IC. inalámbricas que existen en la actualidad. 802.11b operaen la banda de 2.4GHZ. AT EM AT. ISM y utiliza direct sequence spread spectrumDSSS con modulación complementary code keyingCCK para dispersar la señal de datos sobre una. porción, aproximadamente 30MHz, de la banda de frecuencia de 2.4GHz. Los rangos de datos que soporta 802.11b son 1, 2, 5.5 y 11 Mbps.. M. La tercera extensión, y de las más recientes es 802.11g. De forma similar a. Y. 802.11b, 802.11g opera en la banda de 2.4GHz y las señales transmitidas utilizan. CA S. aproximadamente 30MHz, lo que es un tercio de la banda. Estolimita el número de puntos de acceso 802.11g no empalmados a tres, lo cual es lo mismo que 802.11b. El estándar 802.11g es compatible con el 802.11b, capaz de alcanzar. SI. una velocidad doble, es decir de hasta 22Mbits/s o llegar incluso a 54Mbits/s. FI. para competir con los otros estándares que prometen velocidades mucho más elevadas pero que son incompatibles con los equipos 802.11b ya instalados,. CI A. S. aunque pueden coexistir en el mismo entrono debido a que las bandas de. EN. frecuencia que emplean son distintas.. En junio de 1997 el IEEE ratificó el estándar para WLAN IEEE802.11, que. CI. alcanzaba una velocidad de 2Mbits/s, con una modulación de señal de espectro expandido por secuencia directa (Direct Séquense Spread Spectrum DSSS),. DE. aunque también contempla la opción de espectro expandido por salto de frecuencia (Frequency Hopping Spread Spectrum FHSS) y definió el. TE CA. funcionamiento y la interoperabilidad de redes inalámbricas.. BI B. LI O. El estándar IEEE 802.11 define los protocolos de las capas del método de acceso al medio (Media Access Control MAC) mediante escucha pero sin detección de colisión (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance CSMA/CA) y la capas física (PHY) para una LAN con conectividad inalámbrica. El estándar de WLAN define el establecimiento de una red de área local donde los dispositivos conectados se comunican a través de radiofrecuencias a otros 21 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. AT EM AT. mayoría de los aspectos al estándar de Ethernet IEEE 802.3.. IC. dispositivos que esténmuy próximos uno del otro. El estándar es similar en la. A continuación se revisa la arquitectura de la capa de nivel físico, se describe el funcionamiento de la capa de convergencia, fundamentalmente resaltando el. proceso de transmisión y recepción de las técnicas de modulación utilizadas por. Y. Arquitectura de WLAN IEEE 802.11.. CA S. 2.2.2. M. 802.11 y 802.11b.. La capa física proporciona una serie de servicios a la capa MAC o capa de acceso al medio. Diferentes tecnologías de capa física se definen para transmitir. FI. SI. por el medio inalámbrico. La capa física de servicios consiste en dos protocolos:. S. • Una función de convergencia de capa física, que adapta las capacidades del. CI A. sistema físico dependiente del medio (PMD). Esta función es implementada por el protocolo PLCP o procedimiento de convergencia de capa física, que define. EN. una forma de mapear MPDUs o unidades de datos MAC en un formato de tramas susceptibles de ser transmitidas o recibidas entre diferentes estaciones o. DE. CI. STASs a través de la capa PMD.. • Un sistema PMD, cuya función define las características y un medio de. TE CA. transmitir y recibir a través de un medio sin cables entre dos o más STAs. La comunicación entre MACs de diferentes estaciones se realizará a través de la capa física mediante de una serie de puntos de acceso al servicio, donde la capa. BI B. LI O. MAC invocará las primitivas de servicio.. Además de estas capas, se puede distinguir la capa física de gestión. En esta capa podemos distinguir la estructura MIB (Management Information Base) que contienen por definición las variables de gestión, los atributos, las acciones y las 22 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. notificaciones requeridas para administrar una estación. Consiste en un conjunto. IC. de variables donde se puede especificar o contener el estado y la configuración. AT EM AT. de las comunicaciones de una estación.. 2.2.3. Nivel de Acceso al Medio (Media Access Control MAC). Los diferentes métodos de acceso de IEEE 802 están diseñados según el modelo OSI y se encuentran ubicados en el nivel físico y en la parte inferior del nivel de. M. enlace o subnivel MAC.. Y. Para entender, MAC se define como subnivel inferior, provee el acceso. CA S. compartido de las tarjetas de red al medio físico, es decir, define la forma en que se va a acceder al medio físico empleado en la red para el intercambio de datos.. SI. Además, la capa de administración MAC controlará aspectos como. FI. sincronización y los algoritmos del sistema de distribución, que se define como el. DCF Función de Coordinación Distribuida.. EN. 2.2.4.. CI A. S. conjunto de servicios que precisa o propone el modo infraestructura.. Se define Función de Coordinación Distribuida (Distributed Coordination. CI. Function DCF) como la funcionalidad que determina, dentro de un conjunto básico de servicios (BSS), cuándo una estación puede transmitir y/o recibir. DE. unidades de datos de protocolo a nivel MAC a través del medio inalámbrico. En el nivel inferior del subnivel MAC se encuentra la función de coordinación. TE CA. distribuida y su funcionamiento se basa en técnicas de acceso aleatorias de contienda por el medio. El tráfico que se transmite bajo esta funcionalidad es de. BI B. LI O. carácter asíncrono ya que estas técnicas de contienda introducen retardos aleatorios y no predecibles ni tolerados por los servicios síncronos.. Las características de DCF se resumen como las siguientes. 23 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. • Utiliza MACA (CSMA/CA con RTS/CTS) como protocolo de acceso al. AT EM AT. •. IC. medio.. Reconocimientos necesarios ACKs, provocando retransmisiones si no se. reciben.. •. Utiliza el campo Duration/ID que contiene el tiempo de reserva para. M. transmisión y ACK. Esto quiere decir que todos los nodos sabrán al escuchar. CA S. • Implementa fragmentación de datos.. Y. cuando el canal vuelva a quedar libre.. FI. SI. • Concede prioridad a tramas mediante el espaciado entre tramas (IFS).. CI A. S. • Soporta Broadcast y Multicast sin ACKs.. EN. 2.2.5. Protocolo de Acceso al medio CSMA/CA y MACA. CI. El algoritmo básico de acceso a este nivel es muy similar al implementado en el estándar IEEE 802.3 y se le conoce como CSMA/CA. Este algoritmo funciona. DE. como se describe a continuación:. TE CA. 1.- Antes de transmitir información a una estación debe analizar el medio, o canal. 2.- Si el medio no está ocupado por ninguna otra trama la estación ejecuta una acción adicional llamada espaciado entre tramas (IFS).. BI B. LI O. inalámbrico, para determinar su estado (libre / ocupado).. 24 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. 3.- Si durante este intervalo temporal, o bien ya desde el principio, el medio se. IC. determina ocupado, entonces la estación debe esperar hasta el final de la. AT EM AT. transacción actual antes de realizar cualquier acción.. 4.- Una vez finalizada esta acción como consecuencia del medio ocupado la estación ejecuta el algoritmo de Backoff, según el cual se determina una espera adicional y aleatoria escogida uniformemente en un intervalo llamado ventana de. M. contienda (CW).El algoritmo de Backoff nos da un número aleatorio y entero de. Y. ranuras temporales (slot time) y su función es la de reducir la probabilidad de. CA S. colisión que es máxima cuando varias estaciones están esperando a que el medio quede libre para transmitir.. SI. 5.- Mientras se ejecútala espera marcada por el algoritmo de Backoffse continúa. FI. escuchando el medio de tal manera que si el medio se determina libre durante un. S. tiempo de al menos IFS esta espera va avanzando temporalmente hasta que la. CI A. estación consume todas las ranura temporales asignadas. En cambio, si el medio nopermanece libre durante un tiempo igual o superior a IFS el algoritmo de. EN. Backoff queda suspendido hasta que se cumpla esta condición.. CI. Cada retransmisión provocará que el valor de CW, que se encontrará entre Cwmin y CWmax se duplique hasta llegar al valor máximo. Por otra parte, el. TE CA. DE. valor del slot timees de 20 µseg.. 2.2.6. Gestión de Potencia. BI B. LI O. Las estaciones en la red pueden adoptar un modo limitado de potencia. Este modo de funcionamiento implicará que la estación se “despertará” sólo en determinados momentos para conectarse a la red.. Estas estaciones se denominan PS-STAs (Power Save Station) y estarán a la 25 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. escucha de determinadas tramas como la de portadora y poco más. El control de. IC. este tipo de estaciones lo llevará el punto de acceso, que tendrá conocimiento de. AT EM AT. qué estación se ha asociado en este modo.. El punto de acceso mantendrá almacenados los paquetes que le lleguen con destino a los nodos limitados de potencia. Por tanto, el punto de acceso. mantendrá un mapa de paquetes almacenados y los destinos a quienes tendré que. M. repartirlos o enviarlos. Cuando el punto de acceso decida enviarle el paquete lo. Y. hará enviándole una trama TIM o Traffic Indication Map a la estación para que. CA S. despierte en el próximo intervalo de portadora. De esta manera, estas estaciones recibirán la información con un desgaste mínimo de potencia. A continuación se. SI. muestra el proceso de Gestión de Potencia.. FI. Diferentes estudios sobre el algoritmo CSMA/CA para cada uno de los. S. diferentes medios físicos demuestran que, si bien para carga baja se comportan. CI A. de manera similar, a carga alta el medio infrarrojo se comporta mejor que el DSSS, y éste a su vez mejor que el FHSS, pero cuando se mueve en condiciones. EN. de propagación ideales. En cambio, la introducción de un retardo sitúa a FHSS como la mejor solución, seguida de DSSS e IR. Desde el punto de vista de la. CI. seguridad, se ha criticado mucho el algoritmo WEP de encriptación y actualmente se están utilizando otro tipo de soluciones a nivel más alto de capa.. DE. Parece ser que aunque la encriptación se haya modificado para el uso de claves de 128bits, el algoritmo utiliza cuatro claves descifrado, lo cual hace sencillo el. TE CA. hacking y cracking por un intruso.. BI B. LI O. 2.2.7. Solapamiento WiFi. Uno de los problemas más comunes con las redes WiFi es el solapamiento de canales debido a la gran cantidad de equipos que funcionan en la banda de frecuencia de 2,4 GHz. Cada equipo WiFi que cumple con el estándar 802.11 b/g utiliza uno de los 13 canales establecidos (14 en Japón) y si 2 o más equipos 26 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. cercanos utilizan el mismo canal, se produce el solapamiento. Cada canal ocupa. IC. un ancho de banda de 22 MHz. El efecto del solapamiento es la bajada en el. AT EM AT. rendimiento (velocidad) de las redes afectadas.. Para evitar los efectos del solapamiento de canales en las redes WiFi, lo ideal es. que una red esté separada de la otra en 5 canales, por ejemplo, si una ed utiliza el canal 1, la otra debería utilizar el 6. De esta forma, no se produce solapamiento. M. alguno. Si nos encontramos en un caso en el que no es posible utilizar un canal. Y. separado a una distancia de 5 canales, la solución será utilizar el canal más. CA S. alejado de la señal más débil. El siguiente gráfico muestra el ancho de banda. EN. CI A. S. FI. SI. utilizado por cada canal y el solapamiento que se produce entre ellos.. DE. CI. Figura 1. Canales WiFi. TE CA. Como se puede ver en el gráfico, las frecuencias van desde los 2,412 GHz hasta los 2,472 GHz (2,484 GHz en Japón) y en este espacio se deben poner los 13 canales (14 en Japón). Se deben poner 13 canales de 22 MHz cada uno en un. BI B. LI O. “espacio” de 60MHz, ¡es imposible que quepan todos! por esto se produce el solapamiento. Esto es así para “optimizar” el uso del espacio radioeléctrico, aunque se puedan producir estos efectos negativos en el rendimiento de las redes.. 27 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. 2.3. CONCEPTOS DE PROPAGACION. AT EM AT. 2.3.3. Propagación radioeléctrica: planteamiento del problema. IC. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. 2.3.3.1. Mecanismos de Propagación. M. La energía radiada por una antena transmisora puede alcanzar a la. receptora a lo largo de muchas trayectorias posibles de propagación. Las. Y. ondas que llegan al receptor después de una reflexión o dispersión en la. CA S. ionósfera se conocen como ondas celestes o bien ondas reflejadas o dispersadas ionosféricamente. Las ondas que se dispersan en la troposfera se denominan ondas troposféricas. La energía que se propaga en caminos. SI. próximos a la superficie terrestre se considera ondas terrestres. Es. FI. conveniente dividir la onda terrestre en onda espacial y onda superficial.. S. La onda espacial puede formarse por la onda directa, y la onda reflejada en. CI A. de suelo. La onda directa es la señal que sigue un camino directo desde el punto transmisor al punto receptor, y la onda reflejada es la que llega al. EN. receptor después de haber sido reflejada en la superficie terrestre.. CI. La onda espacial también incluye la parte de la energía recibida como. DE. resultado de la difracción rodeando la superficie terrestre y aquella refractándose en la atmósfera superior. La onda superficial es una onda. TE CA. guiada a lo largo de la superficie de la Tierra. Se sustrae energía de esa onda superficial para cubrir las pérdidas que hay en la superficie terrestre; así la atenuación de la onda está afectada directamente por las. BI B. LI O. características eléctricas de la superficie terrestre que encuentra a su paso.. Dependiendo de la frecuencia de trabajo existen mecanismos de propagación preferentes, que determinan el camino seguido por las ondas desde el transmisor hasta el receptor. En el caso en particular de 28 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. microondas sólo interesan las ondas terrestres. Más aún de las ondas. AT EM AT. IC. terrestres sólo interesan la directa y la reflejada (y la multitrayectoria). 2.3.3.2. Ondas terrestres. El problema general de la radiación de una antena vertical sobre tierra plana que tiene conductividad finita fue resuelto originalmente por Arnold. M. Sommerfeld en 1909. Desde entonces se han obtenido soluciones. Y. parecidas por otros científicos empleando diferentes modos de atacar el. CA S. problema. Todos estos dejaron la solución en forma complicada, lo cual hacía que carecían de utilidad práctica. Kenneth Norton redujo las complicadas expresiones de la teoría de Sommerfeld en una forma. SI. conveniente para su uso en ingeniería. En su discusión original. FI. Sommerfeld estableció que era posible dividir la intensidad de campo de la. S. onda terrestre en dos partes, una espacial y otra superficial. La onda. CI A. espacial predomina a gran distancia del suelo mientras que la onda. EN. superficial es mayor cerca del suelo.. En base a lo anterior se puede establecer que el campo eléctrico en el. TE CA. DE. CI. receptor tendría la siguiente expresión:. BI B. LI O. En donde:. R1 longitud del camino recorrido por el rayo directo R2 longitud del camino recorrido por el rayo reflejado 29 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. IC. A factor de atenuación de la onda superficial. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. AT EM AT. R coeficiente de reflexión En la Ec. 1.1 el término. representa una onda esférica. M. originada en el transmisor. De forma análoga, el término. Y. representa una onda esférica originada en el transmisor que ha sufrido una reflexión en la superficie terrestre. El factor A, corresponde al factor. CA S. de atenuación de la onda superficial, éste depende de la frecuencia, características de la superficie sobre la cual se propaga la onda y el tipo. BI B. LI O. TE CA. DE. CI. Dónde:. EN. CI A. S. FI. SI. de polarización. Este puede aproximarse a la siguiente expresión:. Cuando tanto la antena transmisora como la receptora están sobre la superficie terrestre, el ángulo rasante es cero. En estas condiciones el coeficiente de reflexión es -1, de manera que se anulan los efectos de las 30 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. ondas directa y reflejada. La propagación se debe enteramente a la onda. IC. superficial. En frecuencias altas o muy altas es posible elevar las antenas. AT EM AT. un cuarto de onda o más sobre el suelo. Cuando las antenas están elevadas, la onda espacial no es ya cero, y la señal resultante en la antena. receptora es la suma vectorial de las ondas espacial y superficial, tal como se indica en la Ec.1.1. Más aún si la frecuencia de onda lo. suficientemente alta (VHF ó mayores) el factor de atenuación de la onda. M. superficial, definido en Ec. 1.2, tiende a cero por lo cual el efecto de la. Y. onda superficial es despreciable. En este caso el campo en el receptor es la suma vectorial de la onda directa y la onda reflejada. Este es el caso de. CA S. los enlaces de microondas.. SI. La Ec. 1.1 es correcta si se aplica el modelo de tierra plana (y lisa) y. FI. atmósfera homogénea. Sin embargo, aunque este modelo básico es muy útil, hay que refinarlo considerando algunos otros factores. Primeramente. CI A. S. el coeficiente de reflexión para tierra plana debe ser modificado para considerar la divergencia que sufren los rayos reflejados al producirse el. EN. fenómeno de reflexión sobre una superficie curva, tal como sucede en la realidad. A este factor se le llama factor de divergencia. Otro factor por el. CI. cual debe ser afectado el coeficiente de reflexión para tierra plana es el llamado factor de rugosidad. Este factor mide el efecto dispersivo que. DE. puedan tener las irregularidades de la superficie terrestre sobre la onda reflejada. En estas condiciones se tiene un coeficiente de reflexión. TE CA. efectivo, menor que el que se obtendría para el caso de tierra plana dado. BI B. LI O. por la expresión:. En este caso habría que sustituir R por Ref en la Ec 1.1 para obtener una mejor representación de la realidad. Adicionalmente hay que tomar en 31 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. cuenta el posible efecto difractor que pudieran producir obstáculos en el. IC. camino del rayo directo y/o rayo reflejado. En este caso el problema es. AT EM AT. verdaderamente complicado, ya que no existe un método riguroso para. estimar la función de atenuación (en módulo y ángulo) que pudiera describir el efecto de los obstáculos difractores. Esto sólo es posible para algunas. abstracciones. teóricas,. que. no. representan. más. que. aproximaciones de la realidad. Otro problema importante es la obtención. eléctricas. del. suelo. donde. ocurre. la. reflexión.. Y. características. M. del coeficiente de reflexión, este depende en gran medida de las. Normalmente éstas no se conocen con exactitud así que el coeficiente de. CA S. reflexión suele aproximare a algunos valores “típicos” dependiendo del. SI. tipo de terreno (montañoso, húmedo, etc.).. FI. En base a lo anterior se puede concluir que aunque la Ec. 1.1 describe teóricamente el problema de la obtención del campo en el receptor, su. CI A. S. aplicabilidad en situaciones prácticas es limitada. Para propósitos prácticos lo usual es evaluar las ondas directa y reflejada por separado. Si. EN. existe la onda reflejada, se trata de estimar la potencia recibida producto. CI. de ella y se le compara con la potencia recibida debido a la onda directa.. En estos casos si la potencia que llega al receptor debido a la trayectoria. DE. reflejada es comparable a la que llega por la trayectoria directa lo único que se puede decir es que existe una “reflexión fuerte”. En estos casos. TE CA. seguramente el campo en el receptor se verá muy disminuido por del efecto de la onda reflejada. En estos casos se dice que se produce un. BI B. LI O. desvanecimiento.. 32 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. 2.3.4. Propagación en Espacio Libre. IC. La propagación en espacio libre puede calcularse de dos formas. AT EM AT. diferentes, cada una de las cuales se adapta más especialmente a un tipo. de servicio; el CCIR, en su Recomendación 525 establece las condiciones de referencia para la propagación en espacio libre, proponiendo diversos métodos de cálculo (analíticos y gráficos (nomogramas)) según el tipo de servicio de interés. Según esta recomendación se proponen para los. M. servicios punto a punto y punto - multipunto los siguientes métodos de. CA S. Y. cálculo:. SI. 2.3.4.1. Enlaces de punto a zona (punto - multipunto). En el caso de un solo transmisor que dé servicio a un gran número de. FI. receptores distribuidos al azar (radiodifusión, servicio móvil), se calcula. S. el campo en un punto situado a cierta distancia del transmisor, en una. CI. Siendo:. EN. CI A. dirección dada, mediante la siguiente relación:. DE. E: intensidad de campo eficaz (V/m) (ver nota 1). TE CA. p: potencia isótropa radiada equivalente del transmisor en la dirección del punto considerado (W) d: distancia del transmisor al punto considerado (m). BI B. LI O. A menudo se sustituye la Ec. 1.4 por la Ec. 1.5, en la que se emplean unidades prácticas:. 33 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. Enlaces Punto a Punto. Cuando se trata de un enlace punto a punto, es preferible calcular la. IC. 2.3.4.2.. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. AT EM AT. atenuación en espacio libre entre dos antenas isótropas, denominada también pérdida básica de transmisión en espacio libre (símbolos Lbf o Ao) de la. M. manera siguiente:. Y. Cuando se trata de un enlace punto a punto, es preferible calcular la. CA S. atenuación en espacio libre entre dos antenas isótropas, denominada también pérdida básica de transmisión en espacio libre (símbolos Lbf o Ao) de la. FI. SI. manera siguiente:. CI. EN. CI A. S. Siendo:. DE. La Ec. 1.6 puede también escribirse en función de la frecuencia en vez de la. BI B. LI O. TE CA. longitud de onda:. En un enlace radioeléctrico entre un transmisor y un receptor, la relación entre la potencia suministrada por el transmisor y la potencia disponible a la entrada del receptor depende de varios factores, como las pérdidas en las antenas o en las líneas de alimentación, la pérdida debida a diversos mecanismos de propagación, las pérdidas debidas a una mala adaptación de 34. Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. AT EM AT. IC. las impedancias o de la polarización, etc.. 2.4. MODELOS DE PROPAGACION. El objetivo de este análisis es presentar una visión general de los diversos modelos de propagación para entornos urbanos e indoor (dentro de edificios). Conociendo los aspectos más relevantes de la caracterización del modelo, sus expresiones,. Y. M. suposiciones y aproximaciones que se realizan.. CA S. Los primeros métodos para el cálculo de coberturas nacen a partir de incorporar procedimientos empíricos de la estimación de pérdida de propagación y el nivel de señal recibida. La metodología surge de campañas de medición, donde a posteriori. SI. se tratan de correlar los valores obtenidos de las mediciones con las características. FI. que describen el entorno donde se realiza la campaña.. CI A. S. Estos métodos empíricos, aportan una rápida estimación de las pérdidas básicas de propagación. Sin embargo, el valor cuadrático medio del error entre los valores. EN. medidos y los estimados, puede llegar a valores cercanos entre 10 y 14 dB.. CI. Las zonas urbanas, caracterizan como principal obstrucción al rayo directo la presencia de los edificios que son mayoritarios, generando una cantidad de efectos. DE. sobre la señal analizada en cualquier punto. (El modelo que solo tiene en cuenta el. TE CA. aporte del haz principal se lo denomina bidimensional). De tal manera que los modelos tradicionales solo significan una primera aproximación para estimar pérdidas en función de la distancia. En realidad si. LI O. tomamos las expresiones de los canales fijos se puede determinar muy justo el valor de la pérdida en función de la distancia ya que este canal al sobredimensionar el. BI B. efecto del fading, se lo aproxima a un sistema invariante en el tiempo.. Sin embargo en el modelo móvil el sistema es crono variable, lo que implica agregar 35 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. Diseño lógico y Simulación de un Esquema de Red Wlan Basada en el Análisis de la Propagación. algunas correcciones empíricas debido al grado de urbanización de la zona, o. IC. también pueden agregarse algunas pérdidas por difracción deducidas de forma. AT EM AT. teórica para situaciones idealizadas de edificios.. La planificación de estructuras celulares, obliga debido a las densidades poblacionales, a utilizar celdas cada vez más pequeñas, esto es el factor determinante para tener una mejor resolución en la predicción de la cobertura de la. M. señal.. Y. Una manera de lograr mejor aproximación es partir de un modelo digital que tenga definida la estructura urbana en cuestión (edificios, calles, etc.), en donde se sitúa el. CA S. móvil. Entonces se pueden obtener modelos que estudian la propagación de la señal dentro del perfil entre la estación base y el móvil. Además se estudia la propagación. SI. de la señal por encima de los edificios y se trata de obtener de manera. FI. determinística las pérdidas por difracción que generan cada una de las. S. obstrucciones.. CI A. El impresionante desarrollo de las comunicaciones móviles en cuanto a nuevos sistemas y alternativas tecnológicas que junto a los sistemas existentes ha generado. CI. EN. una saturación del espectro electromagnético.. Los nuevos sistemas digitales que realizan un aprovechamiento eficiente del. DE. espectro, exigen una mejor predicción de los valores de campo y otros parámetros. TE CA. muy críticos, tales como el tiempo de retardo, por ejemplo en GSM el tiempo de retardo no deben ser mayor de 16 µsegundos. Además es muy importante conocer la estadística de la señal en cuanto a su desvanecimiento por el efecto de multicamino. LI O. ya que está implícita en la BER6.. BI B. Ahora para poder estudiar estos aspectos ya es necesario otro tipo de modelo, tipo tridimensional donde a partir de un entorno digitalizado del entorno, se puedan trazar haces desde la estación base al punto de estudio para poder conocer todos los 36 Rodríguez Avalos, Edgar Daniel. Tucto Succhil, Elvis Ernesto. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.