DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

1. “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED WMAN MEDIANTE EL ESTÁNDAR IEEE 802.11g MODIFICADO PARA ENLACES DE LARGO ALCANCE” DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO EN INGENIERÍA RAMIRO PAUL ARIAS MALDONADO GINO ESTEBAN GAVILANES GUERRERO SANGOLQUÍ – ECUADOR 2013

2. 1 Objetivos 2 Planteamiento del problema 3 Materiales y métodos 4 Diseño y simulación de la red 5 Implementación 6 Resultados obtenidos 7 Conclusiones y recomendaciones CONTENIDOS

3. OBJETIVO GENERAL • Diseñar e implementar la red en las sedes de la ESPE mediante el estándar IEEE 802.11g, modificado para enlaces de largo alcance, que garantice el desempeño de tráfico de voz y datos, así como la QoS para un enlace superior a 50 Km.

4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS (i)

5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS (ii)

6. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En países en vías de desarrollo es frecuente que zonas rurales de gran extensión carezcan por completo de infraestructuras de telecomunicación. Esto supone un obstáculo para el desarrollo y la calidad de vida de las personas. • A WiLD; con sus indudables ventajas de costo, uso de frecuencias libres de licencia y gran ancho de banda permite realizar, en zonas rurales, enlaces tanto punto a punto (PtP) como punto a multipunto (PtMP) de varias decenas de kilómetros. • B Para esto se ha recurrido a la modificación del AckTimeOut y SlotTime (tiempo entre tramas) para conseguir una distancia mayor que la establecida por el estándar 802.11. Mediante software se puede cambiar los tiempos anteriores, necesarios para enlaces de larga distancia. • C

7. MATERIALES Y MÉTODOS Figura. Alix 3d3

8. MATERIALES Y MÉTODOS Figura. POE Figura. Compact Flash Tipo I Figura. Antena HG2424G Figura. Conectores: Pigtail y tipo n

9. TARJETA INALÁMBRICA SR2 Figura. SR2 SuperRange 2

10. PARÁMETROS DE LA CAPA MAC Tabla. Parámetros de IEEE 802.11g con PHY ERP-OFDM Slot time en enlaces de largas distancias, es 2δ. El Acktimeout se define en el texto del estándar como el tiempo en que la estación transmisora espera la llegada del ACK una vez que ha terminado la transmisión de un paquete. CTS Clear ToSend, listo para enviar, la estación verifica si el canal está siendo ocupado, si no lo está transmite.

11. VALORES MODIFICADOS DE LA CAPA MAC PARA LA RED WiLD ESPE Tabla. Valores de ACKTimeout, SlotTime y CTSTimeout calculados para cada enlace de la red WiLD

12. DISEÑO Y SIMULACIÓN DE LA RED

13. ESQUEMA DE LA RED WILD ESPE Figura. Esquema de la red WiLD ESPE

14. PLANIFICACIÓN (i) Tabla. Coordenadas Sedes ESPE Tabla. Coordenadas Repetidores red WiLD

15. PLANIFICACIÓN (ii) Tabla. Análisis del Nivel de recepción para la red WiLD ESPE

16. DIRECCIONAMIENTO IP Tabla. Asignación de direcciones IP a las interfaces de las tarjetas para las estaciones Tabla. Asignación de direcciones IP a las interfaces de las tarjetas para los repetidores

17. RADIO MOBILE Figura. Nivel de recepción de la señal para el enlace Atacazo – Guango de la red WiLD ESPE

18. SIMULACIÓN EN NS-3 Figura. Resultado de la simulación enlace Atacazo-Guango 2Mbps Figura. Resultado de la simulación enlace Atacazo-Guango 5.5Mbps y 6Mbps

19. IMPLEMENTACIÓN

20. CONFIGURACIÓN DE EQUIPOS Figura. Router con tarjeta Alix iwconfig ath0 txpower 16dBm mkfs.ext2 /dev/sdb1 ./usr/local/sbin/voyage.update echo 470 > /proc/sys/dev/wifi1/slottime echo 470 > /proc/sys/dev/wifi1/ctstimeout echo 410 > /acktimeoute vi etc/network/interfaces

21. INSTALACIÓN DE EQUIPOS EN LAS TORRES Figura. Estación Atacazo Figura. Torre Atacazo Figura. Estación Guango

22. ALINEACIÓN Y CORRECCIÓN DE ÁNGULOS DE APUNTAMIENTO Figura. Brújula, GPS, Leds indicadores de Router Ubiquiti

23. RESULTADOS Figura. Prueba 1 Figura. Prueba 2

24. CONCLUSIONES • Al realizar las simulaciones en el software ns-3 en las distintas tasas de transmisión que define el estándar IEEE 802.11g en enlaces de larga distancia, se comprobó que para mayores tasas de transmisión hay mayores pérdidas de paquees en el receptor, mientras que para bajas tasas de transmisión las pérdidas disminuyen considerablemente. • En las pruebas experimentales del enlace Atacazo – Guango de la red WiLD ESPE, al ajustar los parámetros de la capa MAC del estándar IEEE 802.11g, se ajusta la conexión de la red WiLD, pero existe el inconveniente de que no se pueden alcanzar altas tasas de transmisión, debido a que mayores distancias disminuye la velocidad de transmisión, y a su vez se reduce el desempeño del enlace. • Una vez que se ha logrado establecer los parámetros correctos de capa MAC para distancias largas con el estándar IEEE 802.11g, se observó que tiene buenas prestaciones a bajas velocidades ya que se consigue estabilidad. Pero existe la limitación al bridar servicios con VoIP ya que el delay no debe superar los 150 ms de acuerdo a la recomendación ITU-T G.114.

25. CONCLUSIONES • En la implementación del enlace se observó que el rendimiento y recepción de la señal depende de un buen alineamiento y ajuste de los equipos en las torres. La brújula y GPS permiten buscar el azimut con el cual se toma la referencia para realizar el apuntamiento de la antena hacia el otro punto. • Es imprescindible que haya línea de vista y despeje de al menos el 60% de la primera zona de Fresnel para garantizar la calidad del enlace. • Para enlaces de largas distancias es necesario: modificar el tiempo de espera para los acuses de recibo (ACK), así también el cleartosend time out(CTS), y el Slottime en función de la distancia del enlace.

26. CONCLUSIONES • El protocolo AODV al ser reactivo, no consume recursos de la red por lo tanto no genera una carga en el procesador del router, todo esto es analizado desde el punto de vista de simulación en ns-3.

27. RECOMENDACIONES • De acuerdo a las simulaciones en ns-3 se recomienda que la tasa de transmisión adecuada para enlaces de larga distancia debe ser menor o igual 2 Mbps, ya que en dicha tasa de transmisión la pérdida de paquetes se reduce al 0%, mientras que para 5.5 y 6 Mbps la pérdida de paquetes sobre pasa el 50%. • El montaje de los equipos en las torres para WiLD y la alineación de las antenas es fundamental, lo que permite un buen nivel de campo electromagnético, por lo que se recomienda realizarlo en un día despejado, lo que permitirá que el enlace se establezca satisfactoriamente y pueda mantenerse ante el efecto de las condiciones climatológicas adversas.

28. RECOMENDACIONES • Con la modificación de los parámetros de la capa MAC, se ha logrado alcanzar largas distancias, por lo tanto se recomienda realizar los cálculos antes de implementar un enlace de distancia superior a los 50 km, así como también la respectiva simulación. • Para minimizar las pérdidas en los cables de antena se recomienda, utilizar cables lo más cortos posible o a su vez aumentar la potencia de transmisión con amplificadores de potencia para tener un mejor nivel de recepción de la señal y establecer un enlace más óptimo.

29. GRACIAS