Exteriores: introducción
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Al igual que con los productos de interior, queremos facilitarle todo lo posible su introducción a la tecnología de exteriores. Por ello, en estas páginas hemos desarrollado algunos conceptos fundamentales:
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Tecnología (estándares)
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Los productos firstwave de LAN inalámbrica de 2.4GHz (tanto para interiores como para exteriores) son acordes con los estándares internacionales líderes del mercado, los estándares 802.11b y g del IEEE.
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Los productos firstwave de LAN inalámbrica de 5GHz se corresponden con el estándar 802.11a del IEEE. |
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Reichweiten-Special
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Una de las cuestiones más importantes en relación con las redes inalámbricas es la que se refiere al alcance de la solución ofrecida. Por esta razón, queremos analizar este tema con más detalle y poder poner a su disposición toda la información que pueda resultarle decisiva:
¿De qué depende?
Hay una serie de factores que son responsables de la obtención de un determinado alcance:
- Atenuación en espacios abiertos
- Ganancia por las antenas
- Potencia de emisión
- Proporción de ruido del receptor
- Ancho de banda del receptor
- Relación señal-ruido necesaria
- Pérdidas en los cables
- Temperatura ambiente
- Curvatura de la tierra
- Refracción atmosférica
Un poco de teoría
Para una instalación con antenas activas R4 (producto para proyectos, se utiliza exclusivamente en casos especiales) a ambos lados y suponiendo que
- no existen impedimentos en la primera zona de Fresnel
- no existe sombreado a causa de la curvatura de la tierra
- existe una distancia señal-ruido ( = SNR = Signal Noise Ratio) de 10dB para una tasa de datos total de 11Mbps
resulta un alcance teórico punto-a-punto de 18Km.
Para superar estos 18Km sería necesario utilizar postes con una altura de 28m debido, entre otros factores, a la curvatura de la tierra. Por ello, en la práctica es difícil alcanzar ese valor (a no ser que el radioenlace vaya de una cumbre a otra con un valle entre medias o se trate de una conexión con un objeto volante, y todo esto con condiciones atmosféricas óptimas...)
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Cálculo del alcance en la práctica
A menudo los impedimentos de la primera zona de Fresnel (véase más adelante) no pueden evitarse; por ejemplo, son árboles o edificios que, aunque no bloqueen la vista directa de la otra estación, absorben parte de la intensidad del campo a la izquierda o a la derecha, o arriba o abajo, del eje central del “lóbulo de radiación” (de hecho, la radiación real tiene una forma similar a un lóbulo). El clima también desempeña un papel nada desdeñable: mediante la lluvia, la niebla o la nieve aumenta la atenuación en los espacios abiertos (es decir, el efecto de atenuación que tiene el aire existente entre las antenas) de forma repentina. Tampoco hay que olvidar la “contaminación electromagnética” presente en las zonas de aglomeración o en zonas industriales y que cubre al receptor con una “manta de ruido”; es decir, le hace menos sensible. En cualquier caso, la consecuencia es una reducción del alcance.
Por ello, los radioenlaces terrestres se calculan con una generosa reserva de intensidad de campo para poder garantizar una fiabilidad cercana al 100%. De ahí que se recomiende añadir un Fading Margin (=reserva de intensidad de campo) de 10dB, o mejor de 20dB para sus radioenlaces.
Un cálculo de alcance teniendo en cuenta este Fading Margin de 10dB (con 10dB, SNR para 11Mbps) ofrece un resultado de 6Km (y no los 18 teóricos) para el ejemplo antes mencionado con antenas activas R4 a ambos lados.
Este es un valor cercano a la realidad, pero que sólo es válido en caso de que exista conexión visual. Si existen impedimentos directamente en la línea de visión, es decir, si las antenas no pueden verse, el alcance se vuelve a reducir significativamente, en casos extremos hasta a unos cientos de metros (p. ej. extinción de fase mediante reflexión o recepción por múltiples caminos), o incluso la conexión puede llegar a perderse por completo.
Cálculo del alcance para determinados sistemas
A continuación exponemos algunos ejemplos escogidos para los que se han obtenido los resultados de los cálculos arriba descritos. Aquí puede encontrar datos sobre el alcance teórico, el Fading Margin mencionado con 10 y 20dB y además datos de alcance generados en la práctica que, por esta razón, también se han realizado en un resumen de antenas grandes (práctica a 11Mpbs, columna de la derecha):
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Sistema
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Alcance [km]
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| fm = Fading Margin |
Teoría
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10dB fm
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20dB fm
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Práctica (11Mbit/s)
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| R2.6 activa |
12
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4
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1
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2.6
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| R4 activa |
17
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6
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2
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4
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| R7 activa |
28
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9
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3
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7
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| R12 activa |
37
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12
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4
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12
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Sin costes de licencia
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La tecnología inalámbrica empleada por firstwave utiliza un rango de frecuencias de entre 2,40 y 2,48GHz, así como entre 5,15 y 5,35GHz* y entre 5,47 y 5,75GHz*.
Esta denominada banda ISM (industrial, científica y médica) no precisa licencia.
Las bandas ISM permitidas pueden utilizarse gratuitamente para transmisiones inalámbricas, incluso traspasando los límites del territorio. No obstante, en la UE no pueden superarse determinadas potencias de emisión. firstwave ofrece sus sistemas completos teniendo en cuenta esta regulación. De este modo, el usuario de los productos de firstwave siempre juega sobre seguro.
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* En contraposición al rango de frecuencias de 2,4GHz, la utilización de frecuencias ISM de 5GHz está regulada de distinta manera en los diferentes países europeos (tenga en cuenta las disposiciones nacionales del correspondiente estado miembro de la UE). Las soluciones exteriores de 5GHz únicamente pueden instalarse en rangos de frecuencia de entre 5,47 y 5,725GHz. Desde diciembre de 2004 este rango de frecuencia sólo puede instalarse dentro de la UE en Alemania, Gran Bretaña, Luxemburgo, Holanda e Italia.
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¿Conexión inalámbrica sin conexión visual?
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Las soluciones que más se utilizan actualmente en redes LAN inalámbricas según los estándares 802.11b, 11g y 11a operan en el ámbito del gigaherzio. En esta elevada frecuencia, las ondas de radio sufren una gran atenuación en los espacios abiertos. Por ello, para largas distancias sólo es posible la recepción por el camino “directo”; es decir, es necesaria la conexión visual.
Además, las ondas de radio también sufren una fuerte absorción por parte de objetos no metálicos; una absorción que es cada vez mayor cuanto mayor sea el contenido de agua del material. Por este motivo, en las grandes distancias no se recibe prácticamente ninguna señal que no provenga de caminos directos y llegue por reflexión. El efecto de la reflexión es muy útil en las distancias cortas dentro del ámbito de interiores, por lo que en ese caso no suele ser necesaria ninguna conexión visual; sin embargo, una conexión exterior sin conexión visual directa se ve, dependiendo del caso, profundamente limitada en su alcance, si no llega a ser imposible. A este respecto no se puede obtener ningún dato preciso de forma global ya que, en su mayoría, depende del entorno de la aplicación inalámbrica.
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Una variante muy útil para solventar el problema de que no exista conexión visual directa es la aplicación de una estación de radioenlace que tenga conexión visual con los dos puntos que hay que unir; por ejemplo, en el tejado de un edificio que, en caso contrario, evitaría la conexión visual.
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Cifrado
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El algoritmo WEP (Wired Equivalent Privacy) de 64 bits definido en el estándar 802.11 del IEEE es un procedimiento por el que las tarjetas inalámbricas determinan directamente 24bits como vector de inicialización en cada sesión. Por ello, aparecen diferentes denominaciones que pueden producir confusión. En ocasiones puede ver productos WEB de 40bits, y en otras de 64bits, aunque en ambos casos se refieran al mismo procedimiento estandarizado. Los 40bits restantes de la clave pueden ser configurados por el usuario (40bits tiene como resultado 5 caracteres de 1byte).
Con los vectores de inicialización, que cambian constantemente, se puede tener para cada sesión, y a pesar de que la clave configurada por el usuario sea la misma, diferentes claves totales. De este modo se dificulta la posibilidad de descifrar la clave escogida por el usuario y, aunque ésta sea descifrada, sólo podrá utilizarse cuando en una comunicación se vuelva a utilizar exactamente el mismo vector de inicialización. La probabilidad de que se dé este caso es de 1:16777216
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Para poder escuchar toda la comunicación de una red inalámbrica cifrada, se debería calcular la calve de usuario junto con los 16 millones de vectores de inicialización posibles y probar todas las comunicaciones para cada una de las conexiones grabadas.
El cifrado original WEP ya no se considera seguro. Hoy en día, existen diferentes herramientas en Internet con las que descifrar la clave WEP. Por ello, es más práctico utilizar el procedimiento de cifrado WPA. Si así lo requieren las necesidades de seguridad, es recomendable aplicar mecanismos de cifrado adicionales como, por ejemplo, una red privada virtual VPN.
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