¿CÓMO DISEÑAR UNA RED WI-FI?

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¿CÓMO DISEÑAR UNA RED WI-FI?
Las redes Wi-Fi están siendo cada vez más usadas y las necesidades de los clientes hacen que se requiera
transmitir cada vez más cantidad de información. Las redes inalámbricas de alta densidad, son típicamente
consideradas en entornos en los que el número de dispositivos y el rendimiento de las aplicaciones requieren
exceder la capacidad disponible de un diseño de una red Wi-Fi tradicional o la red que ofrece un proveedor de
internet.
El enlace Wi-Fi entre un cliente y un Access Point es compartido entre todos los clientes que se encuentren
dentro del rango de alcance de una frecuencia en particular; por lo tanto, la intensidad de señal no es en realidad
una indicación de calidad del enlace, como sucede en una conexión por cable. En el caso de las redes Wi-Fi,
la capacidad de la red debe ser determinada por la demanda de clientes; por lo tanto esta debe estar diseñada
para distribuir la carga de manera efectiva en todo el espectro disponible. Otros factores como la capacidad
espectral, la utilización de canales, la interferencia, la reutilización de frecuencias y los requisitos reglamentarios
se convierten en variables de diseño críticas, además de la cobertura y la intensidad de la señal. Esto requiere
un análisis detallado de las capacidades del cliente, los requisitos de aplicación, las características de las
instalaciones y el uso apropiado de Access Point suficientes. El objetivo es segmentar al máximo los dominios
de los clientes utilizando radios diferentes para aumentar al máximo la capacidad espectral disponible.
Este documento técnico describe un conjunto de principios simples que se pueden utilizar como una guía básica
para el diseño de redes Wi-Fi de alta densidad. Esta lista de principios no pretende ser exhaustiva, sino más
bien un resumen rápido de los puntos más importantes a tener en cuenta.
PRINCIPIO N°1: LA COBERTURA DE UNA RED WI-FI NO GARANTIZA UNA CAPACIDAD ADECUADA
Históricamente, muchas redes Wi-Fi se han diseñado para proporcionar una cobertura básica a lo largo de un
área de servicio deseada, por este motivo un diseño de “cobertura orientada” puede satisfacer las necesidades
básicas de acceso a una red Wi-Fi y apoyo a sólo unos pocos usuarios. Se requiere un enfoque diferente
para el diseño de una red en crecimiento. Las redes Wi-Fi modernas deben ser diseñadas para soportar las
necesidades actuales y prever una capacidad y rendimiento futuro.
Existen diferencias significativas entre las capacidades de las redes Wi-Fi diseñadas para la cobertura frente
a los diseñados enfocados en el desempeño. Los matices entre estos dos enfoques a menudo no son bien
entendidos por el usuario final. Se ha demostrado que el uso de las barras de señal inalámbrica como una
representación de la viabilidad de la red, es un indicador muy pobre sobre el éxito de la red, el cual obtener una
experiencia satisfactoria para el usuario. Un diseño de cobertura orientada a menudo no tiene en cuenta otras
variables críticas necesarias para satisfacer las necesidades de rendimiento como las siguientes:
• Reducción al mínimo de la interferencia de canales vecinos.
• Maximización de la capacidad espectral por medio de la localización de diferentes frecuencias.
• Optimización del ancho de banda para hacer un mejor uso de la capacidad espectral disponible.
• Equilibrio en el número de clientes por Access Point.
• Diseño basado en calidad de servicio.
PRINCIPIO N°2: ENFOQUE ADECUADO DE PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE REDES
Cuando se trabaja con redes WLAN de alta densidad, es importante colocar suficiente atención en la planeación
y el diseño de la red. También es importante garantizar que el equipo de red que se compre es capaz de ofrecer,
tanto un alto rendimiento como funciones de optimización para un espectro limitado.
En el proceso de recopilación de requisitos, es posible identificar los objetivos de diseño de la red, para que la
red Wi-Fi satisfaga las necesidades solicitadas. Una planificación adecuada requiere un profundo conocimiento
de los dispositivos que podría tener el usuario final y sus capacidades, la densidad de clientes en cada área de
cobertura y las aplicaciones que dependen de un buen rendimiento de la red WLAN.
El diseño de la red consiste en la síntesis de las necesidades identificadas en una arquitectura de red que
cumpla con los requisitos de rendimiento establecidos. Esto se logra al realizar los siguientes pasos. En primer
lugar, identificar las capacidades del cliente y los requisitos de rendimiento de la aplicación. En segundo lugar,
determinar los Access Points y las capacidades de radio necesarias para apoyar las necesidades de los clientes
y de las aplicaciones identificadas. En tercer lugar, determinar el tipo y la cantidad apropiada de Access Points,
así como los accesorios que usted necesita y su ubicación en el sitio para obtener una cobertura óptima basada
en las características de las instalaciones. La realización de estudios de campo para recolectar la información
necesaria y verificar las decisiones de diseño, son fundamentales para la creación del diseño exitoso de una
red Wi-Fi.
PRINCIPIO N°3: IDENTIFICAR LAS CAPACIDADES DE LOS DISPOSITIVOS
El proceso de recopilación de requisitos debe ser el primer paso en el diseño e implementación de una red
WLAN. A través del proceso de recopilación de datos, es posible identificar las características de diseño que
ayudarán a obtener los niveles de rendimiento deseados.
En primer lugar, se deben identificar los tipos de dispositivos cliente que se usarán en el medio, sus cantidades,
así como sus capacidades de radio inalámbrico. La red inalámbrica debe servir a todos los dispositivos de
forma simultánea. Debido a que el Wi-Fi aprovecha un medio RF compartido, el diseño y la configuración de
la red deben equilibrar los requisitos de todos los clientes. Identificar el tipo de radio en cada dispositivo y sus
certificados IEEE (802.11b/g/a/n) ayudará a determinar las velocidades de datos, las bandas de frecuencia
compatibles y las capacidades de rendimiento de las aplicaciones. Una vez que haya identificado el tipo de
radio, incluyendo el número de flujos espaciales 802.11n compatibles, es importante determinar la velocidad
máxima de datos Wi-Fi que el dispositivo es capaz de lograr y en qué canales y bandas. La máxima velocidad
de datos ayuda a esclarecer la rapidez con la que un cliente puede transmitir y recibir datos, lo cual afecta la
cantidad de tiempo al aire utilizado para alcanzar el nivel de rendimiento requerido por las aplicaciones de
destino y la planificación de la capacidad total de la red.
El siguiente paso es determinar el rendimiento de la aplicación con mayor consumo de red en cada tipo de
dispositivo inalámbrico que estará en la red. Esto permite estimar la cantidad máxima de rendimiento TCP/IP
que se puede lograr. La cantidad de sobrecarga de la red debe ser determinada a través de pruebas en campo o
a través de una suposición sensata. Es común para las redes Wi-Fi tener entre un 40% y un 60% de sobrecarga
con respecto a los resultados obtenidos en las pruebas. El mejor y más exacto método de determinación de las
capacidades de rendimiento de un dispositivo, es realizar pruebas en vivo con los dispositivos clientes que se
utilizarán y los mismos equipos de red y parámetros de configuración que se utilizarán en la implementación.
CATEGORÍA DE DISPOSITIVOS COMUNES Y CAPACIDADES
PRINCIPIO N°4: IDENTIFICAR EL RENDIMIENTO PARA CADA TIPO DE DISPOSITIVO
Una vez que los dispositivos cliente y las capacidades de radio han sido identificadas, se debe continuar con
las aplicaciones que se van a utilizar y los requisitos de rendimiento de las mismas para cada dispositivo. Un
conocimiento profundo de las necesidades de las aplicaciones proporcionará la información necesaria para
diseñar una red que satisfaga las necesidades del usuario final. A través de este proceso, es posible identificar
las aplicaciones críticas y no-críticas utilizadas en cada dispositivo y establecer el nivel de rendimiento de las
aplicaciones de destino por cada dispositivo en la red.
Las clases de solicitud comunes y los requisitos típicos de ancho de banda se enumeran en la siguiente tabla:
CLASES DE APLICACIONES COMUNES, REQUISITOS DE RENDIMIENTO Y CALIDAD DEL SERVICIO:
Estas aplicaciones sólo se proporcionan cómo una referencia genérica. Los administradores de red deben
investigar los requisitos específicos de las aplicaciones a utilizar en cada proyecto.
PRINCIPIO N°5: PRONÓSTICO DE AP Y CAPACIDAD DEL CANAL
Una vez se han identificado los requisitos del dispositivo cliente y de la aplicación, el administrador de la red
puede predecir la capacidad de radio requerida por el Access Point y posteriormente, calcular el número de
puntos de acceso. El pronóstico se deriva mediante la estimación de la carga de la red o el tiempo al aire
necesario para cada dispositivo cliente, el cual le permite alcanzar el nivel de rendimiento esperado a las
aplicaciones de destino. Esto se representa como un porcentaje del tiempo de emisión que será consumido por
cada dispositivo cliente en un radio de AP. Con la suma total se puede predecir la capacidad de AP requerida
para apoyar a todos los clientes al mismo tiempo.
En primer lugar, se debe determinar la cantidad de tiempo al aire que consumirá la aplicación de destino cuando
se utiliza en cada tipo de dispositivo, dividiendo el rendimiento requerido por el rendimiento máximo TCP o UDP
que es capaz de lograr el AP. Por ejemplo, una aplicación de video estándar TCP de 1 Mbps corriendo en un
iPad 2 de Apple, en una red que es capaz de alcanzar un máximo de 30 Mbps de rendimiento TCP, se obtiene un
consumo de tiempo al aire del 3,33% por cada dispositivo en un canal particular. Esto significa que cada iPad 2
que ejecuta la aplicación de video requiere 3,33 % de la capacidad de un solo Access Point (suponiendo que no
hay ruido o interferencia externa). Lleve a cabo este cálculo separado para cada tipo de dispositivo y aplicación
que será usada en la red.
En segundo lugar, se multiplica la cantidad de dispositivos cliente totales para cada tipo de dispositivo, por el
tiempo al aire requerido por dispositivo, para determinar el número de AP’s necesarios para la red. Por ejemplo,
si hay 40 iPads de Apple en total y cada uno consume 3,33 % de tiempo aire, entonces se requiere un total de
1,33 AP’s para apoyar los 40 dispositivos al tiempo (40 x 3,33%). Lleve a cabo este cálculo individual para cada
tipo de dispositivo que será utilizado en la red WLAN.
Por último, para pronosticar la cantidad de AP’s necesarios, agregue el número de radios que se deberían tener
para apoyar cada tipo de dispositivo con el nivel de rendimiento requerido por todas las aplicaciones. Es posible
ajustar el número de radios si sólo un porcentaje de clientes se conecta a la red simultáneamente.
Si todos los dispositivos cliente estarán en línea al mismo tiempo, entonces no es necesario realizar ningún
ajuste. Si el resultado es un número fraccionario, simplemente se debe redondear al siguiente número.
Es importante comprender que la capacidad de los AP’s pronosticados es sólo una estimación. La capacidad
final puede ser ligeramente diferente. La previsión es útil como un punto de partida para el diseño de la red Wi-Fi
con un estudio del sitio. A través del proceso de inspección del lugar y la verificación de la capacidad esperada,
es probable que se deban hacer modificaciones debido a las características de las instalaciones que requieren
mayor capacidad de co-localización de los Access Points o cobertura en las zonas menos comunes tales como
pasillos, escaleras y ascensores.
PRINCIPIO N°6: LA BANDA DE 5GHZ OFRECE UNA MAYOR CAPACIDAD QUE LA BANDA DE 2.4 GHz
La cantidad de espectro disponible limita la capacidad total de una red Wi-Fi conformada por múltiples celdas
adyacentes. Una red inalámbrica conformada por varios AP’s requiere puntos de solape entre las células
adyacentes para facilitar la continuidad del servicio en clientes móviles, ya que estos deambulan por el medio.
Todas las estaciones Wi-Fi, incluyendo Access Points que operan en la misma frecuencia, deben competir por
tiempo al aire entre ellos. Por lo tanto, la colocación de múltiples puntos de acceso operando en el mismo canal
dentro de la misma área de servicio física no aumenta la capacidad. Por el contrario tiene el efecto contrario,
pues aumenta la contención y reduce la capacidad.
Es fundamental que las celdas adyacentes operen en frecuencias diferentes para reducir la interferencia cocanal y aumentar así la capacidad de la red. Cuando las estaciones Wi-Fi funcionan en frecuencias que no se
superponen, es menos probable que sus transmisiones interfieran con las de otro AP. En efecto, mediante la
segmentación de grupos en diferentes frecuencias, el dominio de colisión se hace más pequeño. Esto sirve para
reducir la interferencia de estaciones y por lo tanto aumenta la capacidad dentro de cada celda.
Existen diferencias significativas entre la cantidad de espectro sin licencia disponible en la banda de 2.4 GHz y
el diseño de redes en 5 GHz. La banda de 2.4 GHz está compuesta por sólo tres canales de 20 MHz que no se
superponen (22 MHz para el estándar 802.11b).
En Japón existen 4 canales que no se superponen, pero el canal 14 está restringido para DSSS/CCK.
Figura 1: Relación de canales en el espectro de 2.4 GHz
Debido a la cantidad relativamente escasa de espectro disponible en la banda de 2.4 GHz, normalmente no hay
suficientes canales disponible en un edificio para servir a una población de clientes sin afectar negativamente el
plan de reutilización de canales no superpuestos.
La banda de 5 GHz está conformada por cuatro bandas de frecuencias únicas y un total de 23 canales de 20
MHz que no se superponen. En contraste con la banda de 2.4 GHz, la banda de 5 GHz ofrece mucha más
capacidad espectral para las redes Wi-Fi. Esto facilita una mayor separación entre los puntos de acceso que
operan en el mismo canal y permite un mejor plan de reutilización de frecuencias. En entornos de alta densidad,
múltiples radios de 5 GHz pueden ser físicamente co-localizados utilizando diferentes canales, con el fin de
aumentar la capacidad.
Figura 2: Relación de canales en el espectro de 5 GHz
Dos de las cuatro bandas de 5 GHz vienen con restricciones regulatorias que pueden hacer su uso poco
atractivo y reduce de forma significativa la capacidad disponible. Dos de estas bandas, UNII-2 y UNII-2 extendido
(UNII-2e), requieren de selección dinámica de frecuencias (DFS) para detectar y evitar interferencias con los
sistemas militares y radares meteorológicos. Las regulaciones son estrictas en exigir el cese inmediato de
la transmisión cuando se detecta el radar. Esto puede causar interrupciones del servicio en las redes Wi-Fi
mientras se informa a los clientes conectados sobre un nuevo canal seleccionado. Las redes Wi-Fi en zonas
que carecen de sistemas militares o de radares meteorológicos pueden operar en las bandas DFS con relativa
confianza, pero la infraestructura y equipamiento del cliente deben admitir canales UNII-2 y UNII-2e para que
ese despliegue sea eficaz.
En general, la banda de 5 GHz ofrece mucha más capacidad que la banda de 2.4 GHz. Sin embargo, los
diseñadores de redes deben todavía ser conscientes del impacto que la desactivación de los canales DFS
tendrá en la capacidad de la red y el plan de reutilización de canales.
PRINCIPIO N°7: USO DE CANALES A 20 MHz
La capacidad espectral disponible también está influenciada por el ancho del canal operativo. Esto es de
consideración primordial en la banda de 5 GHz, donde es común encontrar canales con anchos de banda
mayores para aumentar la capacidad de la celda. 802.11n introduce canales con anchos de 40 MHz para
aumentar el ancho de banda máximo y el rendimiento dentro de una sola celda Wi-Fi. La próxima modificación
802.11ac introducirá aún mayores anchos de banda que pueden ir desde 80 MHz hasta 160 MHz como se
muestra a continuación.
Figura 3: Capacidad espectral vs. ancho de banda del canal
El aumento del ancho del canal es atractivo debido a que aumenta la velocidad de datos máxima y el rendimiento
para los clientes individuales que puedan funcionar en todo el canal, lo cual es muy notorio para los usuarios
finales y logra crear la percepción de una red inalámbrica de alto rendimiento. Sin embargo, el uso de canales
de mayor ancho en una red de alta densidad puede tener el efecto contrario, reduciendo el número total de
canales disponibles para su reutilización entre AP’s adyacentes y puede reducir la capacidad global de la red.
En las redes Wi-Fi de alta densidad, la reutilización de canales y la segmentación de los dispositivos cliente en
dominios de colisión separados, es de mayor importancia que el ancho de banda de los canales y el rendimiento
máximo por dispositivo cliente, debido a la eficiencia del uso del espectro. Limitar el número de canales
disponibles para el reúso de frecuencias mediante el uso de canales con mayor ancho de banda puede reducir
la capacidad global de la red. En redes a 2.4GHz se recomienda siempre utilizar un ancho de banda de 20 MHz.
PRINCIPIO N°8: PROPORCIONAR SEÑAL DE ALTA CALIDAD A TODAS LAS ÁREAS DE COBERTURA
Cuando se diseña una red por capacidad, los clientes deben conectarse a los Access Points a velocidades de
datos lo más elevadas posibles, para maximizar el rendimiento de la aplicación. Esto mejora la capacidad de la
red global mediante la reducción del tiempo al aire usado por cada cliente.
Muchos fabricantes de dispositivos recomiendan mantener una intensidad de señal mínima de -65 a -67 dBm
con una SNR (relación señal ruido) de 25-30 dB para lograr el mejor rendimiento, especialmente para las
aplicaciones multimedia (voz y video). Por lo tanto, las redes de alta densidad deben estar diseñadas para
asegurar que los clientes siempre tengan una fuerte señal de dos Access Points configurados en canales que
no se superpongan.
Figura 4: Velocidad de datos vs. rango de cobertura
Esto reduce efectivamente el tamaño de la celda Wi-Fi a la que pueden estar asociados los clientes para cada
Access Point. Ya que los clientes se mueven más lejos del AP y la intensidad de la señal disminuye hacia el
umbral de -67 dBm, estos deben ser capaces de descubrir un AP alternativo que puede seguir proporcionando
una señal confiable. Esto requiere que los administradores de red diseñen una red Wi-Fi en la que las áreas de
cobertura por AP proporcionen un solapamiento igual o superior a -67 dBm. Cuando se compara con una red
orientada a la cobertura, el diseño puede requerir niveles mucho más bajos de señal; de -72 dBm por ejemplo.
Esto reduce la eficacia de la celda.
PRINCIPIO N°9: MINIMIZAR LA INTERFERENCIA CO-CANAL (CCI) ENTRE AP’S
Un diseño de red orientado a la capacidad introduce un diferencia importante entre la distancia a la que los
clientes podrán asociarse a un AP (rango de asociación mayor a -67 dBm) y la distancia a la que la señal del
AP puede crear interferencia co-canal con otros Access Points que operan en el mismo canal (rango de entre
-67 a -85 dBm). Por lo tanto, los puntos de acceso crearán interferencia co-canal en distancias mucho mayores
a las que normalmente se pueden asociar los clientes. La interferencia co-canal es normalmente la causa más
significativa de limitación en el rendimiento y capacidad en una red Wi-Fi.
Figura 5: Asociación vs. Rango de contención
El resultado de la interferencia co-canal es que los AP’s están compartiendo la capacidad y el tiempo al aire
disponible. Por este motivo no es posible añadir más capacidad a una red con la instalación de más Access
Points. Si se hace sin tener en cuenta la consideración de canales, solo se va a lograr que se comparta la
capacidad entre los equipos asociados. Por el contrario, los AP’s adicionales deben configurarse para operar en
canales que no se superponen y así aumentar la capacidad global de la red.
Los administradores de red deben diseñar celdas con solapamiento entre AP’s vecinos en diferentes canales a
niveles superiores a los -67dBm y desarrollar un plan de canales que minimice la interferencia co-canal entre
los Access Points configurados en el mismo canal, para que solo exista solapamiento en niveles por debajo de
los -85 dBm.
Figura 6: Interferencia co-canal
El diseño de un plan de canales que reduzca la interferencia co-canal es mucho más sencillo al utilizar la
frecuencia de 5 GHz que la banda de 2.4 GHz, debido a la cantidad de capacidad espectral disponible. Al existir
un mayor número de canales disponibles que no se superponen, es posible obtener una mayor separación física
entre los puntos de acceso que operan en el mismo canal. En la mayoría de los entornos, no es posible eliminar
la interferencia co-canal en la banda de 2.4 GHz por tener sólo tres o cuatro canales que no se superponen.
Sin embargo esto depende en gran medida de las características de la instalación donde se está ubicando el
servicio inalámbrico.
PRINCIPIO N°10: ADAPTAR EL DISEÑO A LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS INSTALACIONES
El diseño de la red Wi-Fi debe tener en cuenta las características de las instalaciones donde se requiere el
servicio inalámbrico. Los materiales utilizados en la construcción de edificios tendrán un impacto significativo
en la propagación y atenuación de la señal RF. Por este motivo los diseños serán diferentes para las diversas
áreas, tales como pequeños espacios cerrados, áreas con grandes espacios abiertos y áreas al aire libre.
Los materiales de construcción de edificios y otras fuentes de atenuación de la señal RF ayudan a crear dominios
separados de colisión RF, lo que permite una mayor flexibilidad en la reutilización de canales y aumenta la
capacidad de la red. En instalaciones para espacios pequeños y cerrados, en especial en lugares donde los
materiales de construcción absorben fácilmente las señales RF y proporcionan una mayor atenuación de la
señal, pueden permitir una mejor reutilización de los canales al mantener aisladas las áreas. Por otro lado, las
instalaciones con grandes espacios abiertos, a menudo carecen de la atenuación suficiente, lo que hace que
la reutilización de canales, especialmente en la banda de 2.4 GHz sea más complicada sin crear interferencia
co-canal. El uso de construcción de instalaciones para aislar AP’s entre sí, puede ser especialmente útil en el
diseño de un plan de canales para la banda de 2.4 GHz. Habiendo sólo tres canales que no se superponen,
normalmente no se proporciona la suficiente capacidad espectral para aislar adecuadamente los vecinos de la
interferencia co-canal, a menos que exista suficiente atenuación de la señal de RF.
Figura 7: Construcción de instalaciones para la reutilización de canales
En casos específicos, puede ser necesario ubicar múltiples puntos de acceso en un solo espacio físico para
proporcionar la capacidad requerida. Una sala de conferencias, un gimnasio o una sala de exposiciones pueden
requerir más capacidad que tres AP’s de doble radio operando en varios canales de 2.4 GHz y 5 GHz que no se
superponen. Usted puede utilizar varias técnicas para aumentar la capacidad de la red cuando existan zonas
de alta demanda:
• Utilice antenas semi-direccionales con potencia de transmisión baja para limitar el área de cobertura de
los AP’s.
• Utilice diferentes canales de 5 GHz que no están en uso para suplir las necesidades de la red. Esto se
puede lograr mediante el uso de Access Points de doble radio con acceso restringido para la banda de
5 GHz o mediante el uso de AP’s configurados para operación únicamente en 5 GHz.
• Suplir las necesidades de la red a través de AP’s a 2.4 Ghz instalados en lugares donde la atenuación de
la señal RF reduce la propagación de la señal en sólo una parte de la zona de cobertura como por
ejemplo el lado opuesto de una pared o debajo del suelo.
Figura 8: Utilizar AP’s adicionales para complementar la capacidad en 5 GHz
Cuando se utiliza cualquiera de estas técnicas, se debe asegurar que todos los AP’s se ubiquen a un mínimo de
3 metros de distancia el uno del otro para reducir la interferencia de canal adyacente (ACI). Además, los puntos
de acceso deben ser configurados para usar canales no adyacentes y se debe ajustar la potencia de salida
correspondiente.
La instalación también puede requerir puntos de acceso adicionales para proporcionar cobertura en las zonas
menos comunes que serán utilizados a la ligera, como pasillos, escaleras y ascensores. La cobertura en estas
áreas dependerá del comportamiento de los usuarios con las aplicaciones admitidas en el medio. Por ejemplo,
en entornos en los que se utiliza voz sobre IP (VoIP), es común que los usuarios esperen cobertura en pasillos
y escaleras de modo que las conversaciones de voz puedan continuar sin interrupción mientras se mueven a lo
largo de la instalación.
PRINCIPIO N°11: REALICE SIEMPRE UNA INSPECCIÓN DEL LUGAR
Las mediciones en sitio son un componente crítico para la implementación de una red Wi-Fi de alta densidad
exitosa, que cumpla con las expectativas y necesidades de los usuarios. El proceso de estudio del sitio permite
entender las características de propagación RF únicas de cada instalación y el medio en el que se instalará la
red WLAN. Los administradores de red pueden validar los parámetros de diseño previamente recogidos a través
de los modelos de predicción y las mediciones de la red en vivo, para asegurar que la red Wi-Fi cumplirá con los
parámetros de cobertura, capacidad y rendimiento establecidos.
Existen tres tipos de estudios de campo: encuestas predictivas en sitio, encuestas pre despliegue en sitio (pre
ubicación de AP’s) y estudios de campo posterior a la implementación. Es recomendable realizar los tres tipos
de estudios de campo para entornos de alta densidad. De los tres tipos de estudio, la inspección del lugar
después del despliegue de los equipos es el más crítico y siempre debe ser realizado.
Estudios predictivos en campo utilizan programas para PC especializados que permiten modelar las instalaciones
y el entorno RF. Estas aplicaciones le permiten a un administrador de red hacer lo siguiente:
• Delinear las zonas de cobertura requeridas utilizando planos de instalaciones
• Definir las estructuras de las instalaciones para ayudar en la estimación de la atenuación de la señal RF
• Establecer umbrales de intensidad de señal y rendimiento mínimos para las aplicaciones que los clientes
necesitan
• Predecir la cantidad, ubicación y el tipo de Access Points que deben estar instalados
• Proporcionar los ajustes de canales y potencia que maximicen la capacidad espectral y reduzcan al
mínimo la interferencia co-canal y la interferencia de canal adyacente (CCI/ACI).
Una de las principales ventajas de los modelos de predicción es la capacidad de simular rápidamente varios
escenarios de implementación y reducir las alternativas de diseño. Un estudio del sitio nunca será 100% exacto
y aunque no puede sustituir los estudios de despliegue o la implementación, ayuda a agilizar el proceso.
Figura 9: Software de planeación
Un estudio del sitio antes del despliegue, se lleva a cabo antes de la instalación de la red WLAN para determinar
las características de propagación reales de la señal RF en el medio. Medir y registrar el comportamiento RF
dentro de los resultados de la instalación, ayuda a que el diseño se ajuste a las propiedades físicas específicas
del medio. También se utiliza para verificar y ajustar un diseño preliminar de la red Wi-Fi creada con un estudio
de predicción para el sitio y puede reducir la necesidad de cambios en equipos de red una vez estos sean
adquiridos e instalados. Un análisis del espectro en el lugar es primordial antes del despliegue, ya que puede
ayudarle a encontrar las fuentes de interferencia RF que podrían ocasionar problemas de rendimiento WLAN.
Un estudio del sitio posterior a la implementación, se lleva a cabo después de que el equipo se ha instalado y
configurado. Esto refleja las características de propagación de señal RF reales del diseño de la red utilizados
para el despliegue. En este punto, el equipo de red ya se ha instalado, y el enfoque de la encuesta es para
validar que la instalación coincida con el diseño de red final.
PRINCIPIO N°12: DESACTIVAR CLIENTES CON BAJA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN
Las redes de alta densidad requieren que los clientes transmitan tramas en velocidades lo más elevadas
posibles. El uso de mayores velocidades permite la transmisión de datos del cliente más rápido, reduce el uso
de tiempo al aire del cliente y proporciona una mayor capacidad y rendimiento de la red.
La desactivación de las velocidades de datos más bajas, asegura que los clientes sólo puedan conectarse
utilizando velocidades de datos elevadas y ayuda a evitar situaciones de clientes roaming “pegajosos” que
pueden reducir la capacidad global de la red. La reducción del número de tipos de datos soportados por un
punto de acceso también puede ayudar a minimizar el cambio de velocidad de datos. Esto puede aumentar el
rendimiento de la red, ya que el cambio de velocidad de datos puede causar retransmisión excesiva de tramas.
El uso de cualquier tasa de transmisión de datos 802.11b debe evitarse a menos que sea absolutamente
necesario. Estas transmisiones lentas utilizan un DSSS mayor y modulación HR/DSSS. Estos métodos de
modulación anticuados consumen significativamente más tiempo al aire que los métodos OFDM usados en
los sistemas 802.11g y 802.11n y requieren mecanismos de protección, tales como RTS/CTS y CTS-to-Self
que puede traducirse hasta en un 40% de incremento en los gastos de protocolo. Por lo tanto, la eliminación
de velocidades bajas y protocolos 802.11b aumentará la capacidad total del canal mediante la reducción de la
utilización de tiempo de emisión de cada cliente. Sin embargo, si al menos un cliente 802.11b debe ser apoyado
en la red, entonces la red y todos los clientes deben adaptarse a este requisito y permitir el uso de al menos
una velocidad de datos 802.11b.
Para asegurar que los clientes sólo utilizan las velocidades de datos más altas, es necesario personalizar los
AP’s para las bandas de 2.4 GHz y 5 GHz. Para esto se debe configurar un índice básico mínimo bastante alto
para la trasmisión de datos (18 Mbps, por ejemplo) y desactivar todas las transmisiones de datos más bajas.
Esto anima a los clientes a moverse de manera más agresiva entre los diferentes puntos de acceso con una
intensidad de señal lo suficientemente fuerte como para mantener el uso de velocidades de datos altas, lo cual
conserva el tiempo al aire y aumenta la capacidad general de la red.
Si existen problemas de compatibilidad con algunos clientes, establezca tasas de 6, 12, y 24 Mbps como
básicas y 36, 48 y 54 Mbps como opcionales. Desactive todos los otros tipos. Si deben ser apoyados clientes
802.11b, ajuste 11 Mbps como la única tarifa básica y 18, 24, 36, 48 y 54 Mbps como opcionales. Desactive
todos los otros tipos.
Figura 10: Personalización de las velocidades de transmisión
PRINCIPIO N°13: USE WPA2 (CCMP/AES) O SEGURIDAD ABIERTA Y HABILITE LA OPCIÓN QoS
Para utilizar velocidades de datos 802.11n, se requiere el uso de seguridad WPA2-CCMP/AES o abierta. Evite
seleccionar TKIP o WEP, ya que estos dan lugar a algunas limitaciones de operación para clientes 802.11a/b/g.
Utilice alguna de las siguientes opciones de seguridad de red:
• WPA2 802.1X (Enterprise)
• WPA2 PSK (Personal)
• Private PSK (PPSK)
• Abierta
Al habilitar seguridad de capa 2, asegúrese de elegir WPA2-Enterprise o WPA2-Personal y seleccione la
encriptación CCMP/AES. Evite seleccionar WPA o WPA2 Automático o WPA para la gestión de claves y TKIP
para el cifrado.
Además es recomendable utilizar un mecanismo QoS (Calidad del Servicio) como WMM (Wi-Fi Multimedia) para
priorizar el tráfico y la confidencialidad de las transmisiones de voz y vídeo. WMM es requerido para transmisión
de datos en 802.11n. Este proporciona técnicas de priorización de tramas, lo cual mejora significativamente el
rendimiento del cliente, reduce el uso de tiempo al aire y permite una mayor capacidad de la red.
PRINCIPIO N°14: HABILITAR CARACTERÍSTICAS PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL RENDIMIENTO
Band Steering es una tecnología que detecta si el cliente inalámbrico puede soportar la banda de 2.4 GHz y 5
Ghz. Si lo es, el sistema va a empujar al cliente a conectarse a la red de 5 GHz menos congestionada. Lo hace
mediante el bloqueo de los intentos del cliente para asociarse con la red de 2.4 GHz. Dado que tanto 802.11n
como los últimos estándares 802.11ac apoyan la banda de 5 GHz, esta función puede asegurar que se alcance
el máximo rendimiento de los clientes sin sufrir los cuellos de botella ocasionados por los equipos que funcionan
en los estándares 802.11b/g. De esta forma se puede aprovechar al máximo la última tecnología y al mismo
tiempo garantizar la compatibilidad con los equipos existentes.
Esta funcionalidad permite una mayor utilización de la banda de 5 GHz, que ofrece un espectro más amplio y
una mejor reutilización de canales. El resultado es menos interferencia co-canal y mayor capacidad global de la
red. En estos ambientes, una mayor proporción de clientes en 5 GHz puede proporcionar una mayor capacidad
de la que se obtiene al ubicar todos los clientes en 5 GHz o al dividir uniformemente los clientes entre las bandas
de 2.4 GHz y 5 GHz.
Figura 11: Band-Steering
El equilibrio de carga se puede utilizar para optimizar las asociaciones de clientes a través de un grupo de radios
AP. Esto es útil cuando las radios se sobrecargan con el tráfico. Al compartir información sobre la carga del
cliente, la utilización de tiempo al aire, las tasas de error de CRC y las condiciones de interferencia RF, es posible
construir una base de datos compartida de las condiciones de radio y de la red. En base a estas condiciones,
algunos Access Points pueden responder selectivamente a las solicitudes de asociación de los nuevos clientes
para que puedan asociarse con puntos de acceso que tenga las condiciones de rendimiento más favorables. El
equilibrio de carga basado en el tiempo al aire, se determina por medio de la cantidad de tráfico y la utilización
del canal. Este proporciona una mejor indicación de la capacidad de radio disponible según en el número de
clientes asociados. Usar el número de clientes como base para el equilibrio de carga no es aconsejable, ya que
muchos clientes podrían estar asociados con un radio pero estando relativamente inactivos. Además, puede
existir interferencia en el canal, lo que podría limitar el tiempo al aire y la capacidad disponible.
La programación de tiempo al aire dinámico mejora el rendimiento de la red para los clientes de alta velocidad
mediante la reducción de la monopolización del tiempo al aire por parte de los clientes de baja velocidad. En
una red tradicional 802.11 inalámbrica, se proporcionan las mismas oportunidades de transmisión para todos
los paquetes de la misma clase QoS a través de todas las estaciones. Esto se refiere a menudo como “equidad
según nivel de paquete”, porque todos los paquetes de la misma clase QoS tiene una probabilidad estadísticamente
equivalente de transmisión. Clientes más lentos (802.11a/b/g) utilizan mucho más tiempo al aire para transmitir
la misma cantidad de datos que los clientes más veloces (802.11n) debido al uso de tasas menores. Este defecto
de “justicia a nivel de paquetes” da como resultado que los clientes más lentos monopolicen el tiempo al aire y
se disminuya significativamente la capacidad de la red en conjunto y el rendimiento de los clientes más rápidos.
Para hacer frente a esto y permitir un acceso más equitativo de tiempo al aire, algunas marcas proporcionan
QoS basado en tiempo al aire. En lugar de simplemente utilizar QoS según el tráfico y la gestión de colas,
algunos AP’s asignan tiempo al aire por cliente, por cada clase de tráfico y por perfil de usuario mediante el
cálculo de forma dinámica del consumo de tiempo de transmisión en función de cada fotograma. En el caso
de múltiples tipos de clientes (802.11a, b, g, n) conectados a la misma red WLAN, todos los clientes reciben la
misma cantidad de tiempo en el aire sin tener en cuenta el tipo de cliente. Debido a que las tasas de datos de
los clientes cambian a menudo con respecto a la velocidad de datos, es apropiado asignar tiempo al aire por
cada cliente en función de la velocidad de datos actual de cada uno y no en función de las capacidades PHY
del cliente.
Figura 12: Programación de tiempo al aire dinámico
En este tipo de topología se logra un mayor rendimiento para los clientes veloces sin penalizar de forma negativa
a los clientes más lentos, pues todos los equipos reciben la misma cantidad de tiempo al aire.
RESUMEN
Las redes inalámbricas ofrecen muchas ventajas con respecto a las conexiones por cable incluyendo una mayor
movilidad de los usuarios, el total acceso a la información y los recursos y un aumento de la productividad. Sin
embargo, es importante diseñar redes Wi-Fi de alta densidad poniendo mucha atención en la planificación y
diseño de la red, para asegurar que los equipos de red adquiridos sean capaces de ofrecer un alto rendimiento
y funciones que permitan optimizar el uso limitado del espectro, para que esta cumpla con las necesidades de
la población cliente.
R
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