1. Redes de Área Local Inalámbricas:
Diseño de la WLAN de Wheelers Lane
Technology College
Marzo 2008
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

2. Introducción
Redes de Área Local Inalámbricas: Diseño de la WLAN de Wheelers Lane Technology College

3. PARTE I: Estudio teórico de las Redes de Área
Local Inalámbricas
Redes de Área Local Inalámbricas: Diseño de la WLAN de Wheelers Lane Technology College

4. Índice
01 Introducción a las WLAN
02 Familia IEEE 802.11
03 Tecnología MIMO
04 Power over Ethernet (PoE)
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

5. 01 Introducción a las redes inalámbricas
Redes inalámbricas
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

6. 01 Introducción a las redes inalámbricas
Principios de las WLAN
 Red inalámbrica
 Desde la decena de metros hasta centena de metros
 Bandas de frecuencia de uso común
 Permiten mayor movilidad y flexibilidad
 Seguridad más vulnerables
Aplicaciones principales
 Ámbito doméstico, redes corporativas, hotspots, entornos
rurales, interconexión de redes, usos industriales,…
Ventajas e Inconvenientes
 Movilidad  Interferencias
 Flexibilidad  Cobertura limitada
 Fácil instalación  Velocidad
 Escalabilidad  Limitación espectro
 Mantenimiento  Seguridad
 Uso del espectro libre
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

7. 02 Familia IEEE 802.11
Arquitectura lógica-funcional
Modelo de referencia
Capa de LLC (Logical Link Control)
enlace
MAC (Media Access Control):
PLCP (Physical Layer Convergence Procedure)
Capa
física PMD
OFDM DSSS FHSS Infrarrojos

8. 02 Familia IEEE 802.11
Topologías
 Modo AdHoc
 Modo BSS
 Modo ESS: varios BSS

9. 02 Familia IEEE 802.11
Capa física
 Espectro radioeléctrico
- Banda 2,4Ghz
- Banda 5Ghz
 Técnicas de transmisión y modulación
- FHSS  GFSK
Frecuencia Potencia
(Ghz) (mW/Hz) 1 MHz
2,4835 100
C. 79
Señal
C. 58 Transmitida
C. 45
C.73
20 ms
Interferencia C. 20
1 MHz C.9
2,4
Tiempo Frecuencia
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

10. 02 Familia IEEE 802.11
Capa física
 Técnicas de transmisión y modulación
- DSSS  DBPSK y DQPSK (DPSK)
Frecuencia Potencia
(Ghz) (mW/Hz)
2,4835
Canal 11
Canal 6
Señal
Transmitida
22 MHz
5
22 MHz Canal 1
Interferencia
2,4
Tiempo Frecuencia

11. 02 Familia IEEE 802.11
Capa física
- DSSS Canales
5 10
4 9
3 8 13 2,4835 GHz
2,4000 GHz 2 7 12
1 6 11 14
5 MHz
 Técnicas de transmisión y modulación
- OFDM  PSK
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

12. 02 Familia IEEE 802.11
Capa MAC
 Modelo de referencia
Función de
Coordinación Puntual
Subnivel (PFC)
MAC
Función de Coordinación Distribuida (DFC)
 Función de Coordinación Distribuida (DFC)
MACA = CSMA/CA con RTS/CTS
- ACK y retransmisiones
- NAV
- Fragmentación y reensamblado
- Prioridad mediante IFS
-
 Función de Coordinación Puntual (PFC)
 Servicios básicos y gestión de movilidad
 Gestión de potencia
 Sincronización
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

13. 02 Familia IEEE 802.11
Seguridad
Filtrado de
direcciones MAC
Autenticación
avanzada: SSID:
802.1x, EAP, evitar su difusión
RADIUS
Otros sistemas Cifrado de datos:
de seguridad: firewalls, Autenticación: WEP
VPN, etc. WEP TKIP
PSK
 WEP: Vulnerable  WPA
 WPA/WPA2:
- Encriptación TKIP
- Autenticación Modalidad empresarial: EAP / 802.1x y RADIUS
Modalidad doméstica: PSK
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

14. 02 Familia IEEE 802.11
Principales protocolos de la familia
802.11 802.11b 802.11a 802.11g 802.11n
f (λ) 2.4Ghz/850-950nm 2.4Ghz 5Ghz 2.4Ghz 2.4 / 5Ghz
PHY FHSS/DSSS/IR DSSS OFDM DSSS/OFDM MIMO / OFDM
GFSK/DPSK DPSK PSK / QAM DPSK
CCK/PBCC PSK / QAM
Rbmax
2Mbps 11Mbps 54Mbps 54Mbps 600Mbps
Throughput
0.9Mbps 4.5Mbps 23Mbps 20Mbps 108Mbps
dext 20m 40m 35m 40m 70m
dint 100m 150m 120m 150m 300m
Otros protocolos de la familia
 802.11c  802.11f  802.11 SuperG
 802.11d  802.11h  802.11x
 802.11e  802.11i
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

15. 03 Tecnología MIMO
Definición de MIMO
 MIMO = Multiple Input, Multiple Output
 Tecnología referida al uso de múltiples señales que
viajan simultáneamente, a la misma frecuencia y por el
mismo canal radio, que aprovecha la propagación
multicamino para incrementar la eficiencia espectral del
sistema de comunicaciones inalámbrico.
 Mediante el uso de técnicas de diversidad de antenas y
complejos algoritmos de procesado digital de señales
Diferencias con sistemas “Smart Antenna”
 Comportamiento ante la propagación multicamino
 Unidimensionalidad vs. Multidimensionalidad
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

16. 03 Tecnología MIMO
Técnicas MIMO
 Diversidad
- Diversidad en recepción
STBC
- Diversidad en transmisión STTC
 Beamforming
 Multiplexación espacial
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

17. 03 Tecnología MIMO
Funcionamiento MIMO
TX Canal RX
Radio
Radio Radio
D MIMO: D
S ISI S
P Radio CCI Radio P
Fading
Doppler
NT transmisores NR receptores
Ruido
Necesario un ambiente “rico” en scattering y
propagación multicamino
Ejemplo de funcionamiento
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

18. 03 Tecnología MIMO
Tipos de MIMO
 SU-MIMO
- Un solo usuario. Configuración punto a punto
 MU-MIMO
- Múltiples usuarios.
- Configuración punto a multipunto o multipunto a multipunto
- SDMA
Aplicaciones de MIMO
 WPAN: En investigación
 WLAN: IEEE 802.11n
 WMAN: WiMAX Mobile (IEEE 802.16e)
 WWAN: 4G de Comunicaciones Móviles
Beneficios de MIMO
 Tasa de bits  Fiabilidad
 Número de usuarios  Coste
 Cobertura  Eficiencia espectral
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

19. 04 Power-over-Ethernet (PoE)
Definición de PoE
 “Alimentación sobre Ethernet”: aporte de energía
eléctrica, además de datos, a través del mismo cable
Ethernet
Implementación estándar: IEEE 802.3af
 Arquitectura física
PoE Switch (PSE Endpoint) Ethernet Switch
PoE Splitter
PD compatible con PoE
Inyector PoE (PSE Midspan)
PD no compatible con PoE
Datos + Alimentación (Cat5/5e/3 RJ45)
Datos (Cat5/5e/3 RJ45)
Alimentación (Jack)

20. 04 Power-over-Ethernet (PoE)
Implementación estándar: IEEE 802.3af
 Alimentación
- Alternativa A: Endspan
- Alternativa B: Midspan
 Etapas de funcionamiento
- Detección
- Clasificación
- Arranque
- Alimentación
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

21. 04 Power-over-Ethernet (PoE)
Implementación estándar: IEEE 802.3af
 Inconvenientes
- Polaridad indefinida en el estándar
- Modo de alimentación que usa el PSE no es especificado
- Limitación de voltajes a 48V DC
- Excesivo voltaje pico a pico
- Alternativa B: Midspan
 Extensión del estándar: IEEE 802.3at
Implementación no estándar: CISCO
 Fast Link Pulse
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

22. PARTE II: Proyecto Técnico para la WLAN
de Wheelers Lane Technology College
Redes de Área Local Inalámbricas: Diseño de la WLAN de Wheelers Lane Technology College

23. Índice
01 Memoria Descriptiva. Pliego de Condiciones
02 Actuaciones Previas
03 Diseño de la WLAN
04 Configuración, Instalación y Puesta en Marcha de la
WLAN
05 Pruebas de Verificación
06 Estudio de Cobertura
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

24. 01 Memoria Descriptiva. Pliego de Condiciones
Objetivo del Proyecto Técnico
 Diseño, configuración, instalación, puesta en marcha y
verificación del correcto funcionamiento de la WLAN
de Wheelers Lane Technology College (WLTC).
Requisitos del cliente:
 Integración de la WLAN en la LAN de datos de WLTC.
 Cobertura en el 100% del edificio. Nivel de señal que
permita comunicación fiable.
 Estándar IEEE 802.11g.
 Puntos de acceso NETGEAR RangeMax WPN802.
 Colocación en el interior del falso techo.
 Direccionamiento WLAN proporcionado por cliente.
 Requisitos de seguridad:
- Autenticación WPA-PSK y encriptación TKIP
- Sin filtrado de direcciones MAC.
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

25. 01 Memoria Descriptiva. Pliego de Condiciones
Arquitectura actual de la LAN de WLTC

26. 02 Actuaciones Previas
Inspección del lugar
 Zonas conflictivas para la radiopropagación
 Problema alimentación puntos de acceso  PoE
Potencia Mínima Recibida: -72dBm
Modelo de pérdidas
Prx(dBm) = PIRE(dBm) − 32,45 − 20 log f(Ghz) − 20 log d(m)








I
− 0.0022·d + 0.0925·d2 −1.1716·d3 +16,2620·d4 − ∑ n ·L
i=1 wi wi
Estudio teórico de cobertura de un AP ≈19 APs
Estudio empírico de cobertura de un AP ≈13 APs
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

27. 03 Diseño de la WLAN
Modelo de referencia
Aplicación
Capas Presentación
superiores
Sesión
Capa de
TCP
transporte
Capa de
IP
red
LLC (Logical Link Control)
Capa de
enlace
MAC (Media Access Control):
IEEE 802.11g
PLCP (Physical Layer Convergence Procedure)
Capa
física DSSS OFDM
(1, 2, 5.5, 11 Mbps) (6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps)

28. 03 Diseño de la WLAN
Arquitectura Lógica de la WLAN

29. 03 Diseño de la WLAN
Integración de la WLAN

30. 03 Diseño de la WLAN
Arquitectura Física de la WLAN

31. 03 Diseño de la WLAN
Localización de los equipos
 PoE Switch  Rack de ICT Server Room (Planta 1ra)
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

32. 03 Diseño de la WLAN
Localización de los equipos
 Puntos de acceso: Planta Baja
Ch11
Ch1 Ch6 Ch11 Ch1
Ch6
Ch1

33. 03 Diseño de la WLAN
Localización de los equipos
 Puntos de acceso: Planta Primera
Ch6 Ch11
Ch1 Ch1
Ch6
Ch11

34. 03 Diseño de la WLAN
Localización de los equipos
 Puntos de acceso: Planta Segunda
Ch6 Ch1 Ch1
Ch6
Ch11
Ch11

35. 03 Diseño de la WLAN
Conexiones
 Punto de acceso - PoE Splitter
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

36. 03 Diseño de la WLAN
Conexiones
 PoE Splitter - PoE Switch - Switch Central
Hacia el Router
Switch Central
Cisco Catalyst 3550G-12T
PoE Switch
Hacia el PoE Splitter ··
ZyXEL ES-2024PWR
Roseta de conexión
Panel de conexiones
ICT SERVER ROOM

37. 03 Diseño de la WLAN
Direccionamiento WLAN
Subred Máscara Hosts Rango Broadcast
10.122.60.0 255.255.255.0 254 10.122.60.1-10.122.60.254 10.122.60.255
10.122.61.0 255.255.255.0 254 10.122.61.1-10.122.61.254 10.122.61.255
10.122.62.0 255.255.255.0 254 10.122.62.1-10.122.62.254 10.122.62.255
10.122.63.0 255.255.255.0 254 10.122.63.1-10.122.63.254 10.122.63.255
Seguridad
 Autenticación WPA-PSK
 Encriptación TKIP
 Sin servidor de autenticación
 Sin filtrado de direcciones MAC
 Difusión del SSID
 Cambio de user y password por defecto
 Otros mecanismos de seguridad LAN de datos WLTC
José Javier Anguís Horno
Proyecto Fin de Carrera

38. 04 Configuración, Instalación y Puesta en
Marcha
Configuración de los puntos de acceso
Instalación del PoE Switch
Instalación de los puntos de acceso
Instalación de los PoE Splitters

39. 05 Pruebas de verificación
Alimentación y  Verificación conexionado de los equipos
conexiones  Verificación estado de las luces de los equipos
 Asociación con cada uno de los APs
Autenticación y
 Autenticación con cada uno de los APs
Asociación
 Seguridad implementada
 Ping desde router LAN hacia cada uno de los AP
Integración de la  Ping desde host LAN de datos hacia host WLAN
WLAN
 Ping desde host WLAN hacia host LAN de datos
Roaming  Ping continuo desde host WLAN hacia router LAN
 Ping desde host WLAN hacia default gateway
 Ping desde host WLAN hacia servidores
Conectividad  Ping desde host WLAN hacia página web
 Ping desde host WLAN hacia host WLAN
 Navegar por Internet en cualquier lugar del edificio

40. 03 Estudio de cobertura
Mapa de cobertura de la planta baja

41. 03 Estudio de cobertura
Mapa de cobertura de la planta primera

42. 03 Estudio de cobertura
Mapa de cobertura de la planta segunda

43. Conclusiones
Redes de Área Local Inalámbricas: Diseño de la WLAN de Wheelers Lane Technology College

44. Punto de Acceso Inalámbrico
NETGEAR RangeMaxTM WPN802