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I. INTRODUCCION
ste documento, tiene como fin analizar la problemática de
la interferencia existente entre redes Wifi IEEE 802.11 en
modo infraestructura, y el uso que estas realizan de sus canales
de comunicación, como se interfieren y como evitar esa
interferencia, se escribe como parte de una investigación más
amplia tendiente a reconocer la interferencia producida por
Wifi a procesos de comunicación en redes industriales y a
otros dispositivos inalámbricos que trabajan en la frecuencia
ISM 2.4Ghz, (Industrial, Scientific and Medical) bandas
reservadas internacionalmente para uso no comercial.
Dada la alta utilización de las redes Wifi en escenarios,
diversos, es muy común encontrar problemas de bajas
velocidades de paso de archivos en conexiones Wifi en modo
infraestructura incluso si en la red solo existe un computador
conectado inalámbricamente y otro conectado por cable, por
que ocurre esto?, como puede mejorarse la comunicación?,
este estudio de puede ser útil en un aspecto más amplio, es
decir, cómo afecta Wifi procesos industriales que sean
monitoreados o controlados usando tecnología Zigbee.
II. METODOLOGIA EMPLEADA PARA LA ADQUISICIÓN DE
DATOS
A. Herramientas Usadas
Para poder comprender de forma practica el problema de la
interferencia es necesario, ver el comportamiento de las
señales Wifi, esto se realizó haciendo uso de programas de
software que realizan la función de analizadores espectro,
funcionando sobre un equipo portátil, entre varias opciones
disponibles usó la herramienta, inSSIDer1 es un programa de
1 http://www.metageek.net/products/inssider Genuine geeks, whether
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escaneo que además realiza un análisis de espectro de muy
buena calidad y en tiempo real.
B. Escenarios de Pruebas
Para las pruebas se decidió usar un escenario totalmente real,
de variables no controladas, en dos sitios diferentes con
condiciones totalmente diferentes.
Escenario A
Este escenario involucró una entidad educativa donde existen
varios puntos de acceso (Access point), trabajando
coordinadamente, bajo una administración unificada.
Escenario B
Este escenario es típico de muchos sitios residenciales donde
existen muchas redes Wifi que convergen en un mismo sitio
geográfico.
C. Toma de Datos
La toma de datos se realizó en cada uno de los escenarios A y
B, tomando en cada caso 12 y 6 muestras representativas, cada
una de ellas en sitios diferentes dentro de los escenarios.
III. ANTECEDENTES CONCEPTUALES
Primero se hará una breve explicación del funcionamiento de
la redes Wifi, solo de los conceptos básicos y principios
fundamentales de las redes inalámbricas.
A. Modos de Implementación de redes inalámbricas
Una red inalámbrica puede ser implementada en modo ad hoc
o en modo infraestructura, la diferencia está en la forma de
conexión. En la red ad hoc los computadores se comunican par
a par figura1.
Problemática y soluciones de la interferencia
existente entre redes Wifi IEEE 802.11
(Agosto 2010)
Roberto Carlos Guevara Calume,
RCGCalume
Ing Sistemas Esp. Redes corporativas integración Tecnologías
rcgcalume@une.net.co
E
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Figura 1 Comunicacion Ad hoc
En las redes en modo infraestructura los computadores se
comunican a través de un equipo de comunicaciones
inalámbricas típicamente un router inalámbrico o Access
point. Figura 2
Figura 2 Modo infraestructura con access point
B. Canales empleados en las redes Wifi
La comunicación de wifi se establece en los 2.4Ghz, cada
canal ocupa 22 MHz de ancho de banda y en el estándar IEEE
802.11, wifi, permite tres canales no interferentes espaciados
25MHz en la banda de 2.4GHz a pesar de que se definen 14
canales de operación en esa banda.
Tabla 1 Canales IEEE 802.11 Wifi
En la figura 3 se observan los canales no interferibles
Canal 1 = 2,412 Ghz
Canal 6 = 2,437 Ghz
Canal 11= 2,462 Ghz
Figura 3 Reparto de canales no interfereibles
IV. MEDICIONES DE CAMPO
Las pruebas se realizaron las pruebas en ambos escenarios A,
usando un computador portátil con tarjeta Wireless LAN
802.11a/b/g/n y tecnología Bluetooth y el software inSSIDer,
se tomaron varias pruebas en el escenario A, buscando como
está distribuido el uso de canales por la red Wifi institucional.
Figura 4 Localización física Escenario A
V. MEDICIONES ESCENARIO A
En la figura 4 se observa una zona amplia de cobertura de la
red, los hitos P1 a P12 muestran para estos puntos de prueba
los resultados del reparto de canales, para cada punto de dio
un tiempo de estabilización entre 1 y 3 minutos, para que las
señales pudieran ser censadas por el software.
En algunos casos como en P1 dio un Tiempo de estabilización
de casi 10 minutos.
En la figura 5 vemos la distribución de cada punto de acceso
cubriendo los 3 canales sin interferencia en P1
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Figura 5 distribución de los Access point en los canales 1 ,6, 11 en P1
La figura 6 muestra la distribución de potencia de señal en
dBm 2 en el punto P1, la muestra fue tomada durante 9
minutos, , muestra el cálculo del valor en dBm en un punto de
una potencia P, que viene dado por la fórmula (1).
dBm = 10 x logP
1mW (1)
Debe tenerse en cuenta que si se quieren realizar operaciones
más complejas sobre los dBm, por ejemplo, sacar un promedio
de los datos, estos deben de ser transformados a potencia,
sacar el promedio y luego transformar el resultado de vuelta a
dBm usando la formula (2)
𝑑𝐵𝑚𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 10 𝑥 log 𝑃𝑛𝑛𝑖=1
𝑛𝑚𝑊 (2)
Figura 6 Distribución de potencia en tiempo en dBm en P1
La figura muestra que los cambios de potencia son muy
oscilatorios esto hace que el computador conectado por Wifi
cambie permanentemente de Access point de uno con menor
intensidad a otro que ofrezca mayor intensidad de señal
2 El dBm es una unidad de medida utilizada, principalmente, en
telecomunicación para expresar la potencia absoluta mediante una relación
logarítmica. El dBm se define como el nivel de potencia en decibelios en relación a un nivel de referencia de 1 mW
interrumpiendo la comunicación constantemente,
traduciéndose en retardos.
Figura 7 Punto P6
Figura 8 Punto P12
Figura 9 Punto P7
En la figura 7,8 y 9 puntos P6, P7 y P12 (ver localización en
la figura 4) , no hay cobertura de ningún access point , es
decir al canal 11 está libre de inferencias.
Figura 10 Punto P11
La figura 10 y vemos que la el canal 1 esta sin uso, lo que es
muy conveniente al momento de querer realizar pruebas libres
de interferencias con otras tecnologías que usen la banda 2.4
como Zigbee.
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Figura 11 Punto P8
Figura 12 Punto P9
En la figura 11 y 12 vemos que la red OLIVA que esta en el
canal 10, mostrado en azul, esta red interfiere tanto los canales
6 y 11, vemos también como la red VICENTE en rojo y
SpeedTouch verde, están en franca interferencia, esta, por lo
que los canales 4 a 13 NO deben usarse para colocar un nuevo
enrutador inalámbrico.
Figura 12 Punto P4
En la figura 12 vemos una gran concentración de cobertura
que puede ser un mal sitio para conecion a la red, contrario a
lo que se puede pensar pues los puntos que tienen una gran
afluencia de access point no son un buen sitio para conectarse
a la red, representado en problemas de retrasmisión y bajas
velocidades de descargas.
VI. MEDICIONES ESCENARIO B
Este escenario es un sitio residencial caracterizado por
cobertura de varios enrutadores inalámbricos, independientes.
La red de control es llamada RCGCalume, está en azul, se
configuras en el canal 11.
Figura 13 Configuración de la red de control RCGCalume en canal 11
Primero se hace un escaneo con el software inSSIDer, de la
situación actual de la distribución de las redes cercanas en los
canales.
Figura 14 Distribución en los canales de las redes cercanas
Para observar experimentalmente los problemas de lentidud se
realiza una transmision, de una carpeta con 2 archivos de tipo
pelicula avi, se escoje este tipo de archivo por ser de gran
tamaño, que ademas tiene un radio de compresion alto que no
permite ser comprimido durante la transmision.
Figura 15 Velocidad promedio en canal 11
La figura 11 muestra que la velocidad de envio del archivo es
de 348 KB/segundo, dada que la transferencia está dada en
Mbps (bits por segundo) se realiza el cambio de unidades.
348𝐾𝐵𝑝𝑠 ∗ 8 = 2784𝐾𝑏𝑝𝑠 (3)
2784𝐾𝑏𝑝𝑠
1024 = 2,71875𝑀𝑏𝑝𝑠 (4)
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En el análisis de la figura 14 vemos que el canal 1 esta libre,
ubicamos el router en este canal
Figura 16 Configuración de la red de control RCGCalume en canal 1
Nuevamente se hace un escaneo con el software inSSIDer, de
la nueva situacion de la distribución de las redes cercanas en
los canales
Figura 17 Distribución en los canales de las redes cercanas luego del
cambio
Realizamos la misma prueba de transferencia
Figura 18 Velocidad promedio en canal 1
La figura 18 muestra que la velocidad de envío del archivo es
de 1,93 MB/segundo, mas de 5 veces la velocidad de (4), la
prueba anterior, se realizan nuevamente los cambios de
unidades.
1,93𝑀𝐵𝑝𝑠 ∗ 8 = 15,44𝑀𝑏𝑝𝑠 (5)
Una pregunta que puede surgir, es: porque la velocidad de
entrega es muy inferior a la velocidad nominal esperada para
una red Wifi que es de 54Mbps?
Esto se responde por varios factores, la modulación también el
encapsulamiento de los protocolos usados, además está la
sintonización fina de la tarjeta de red y el router inalámbrico,
también están los protocolos de inscripción usados, pero quizá
el factor más relevante es que: la velocidad de trasmisión
disminuye con la distancia al router.
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