Resultados de la investigación aplicada en el nodo Los Alpes

1. UNIVERSIDAD DISTRITAL
FRANCISCO JOSE DE CALDAS
INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN NODO
INALÁMBRICO PARA EL BARRIO LOS ALPES,
INTERCONECTADO CON EL NODO DEL BARRIO
BELLA FLOR COMO AMPLIACIÓN DE CUBRIMIENTO
DE LA INTRANET COMUNITARIA PARA LA
LOCALIDAD DE CIUDAD BOLIVAR
PRESENTADO POR:
Edgar A. Rodriguez R.
Sergio A. Sanchez Garzon

2. CONTENIDO
Problemática P
QUE?
OR
Justificación
P
QUE ?
ARA
RESULTADOS CONCLUSIONES
Objetivos
C OMO?

3. Por que?
• Problema
La revolución tecnológica que se ha desatado alrededor de las TIC, viene
generado grandes cambios sociales en el mundo, pero no todas las
comunidades han tenido las mismas posibilidades de acceso a los
beneficios de estas tecnologías y algunos menos favorecidos han quedado
rezagados por las limitaciones de acceso a la información.
Barrio Los Alpes

4. Para que?
• Justificación
Con la implementación del proyecto en el barrio los alpes se
contribuye con la mejora de la calidad de vida de esta comunidad,
reduciendo la brecha digital y ofreciendo un canal adicional que
permite masificar el uso de las tecnologías de la información y las
comunicaciones (TIC).
Encuestas realizadas al barrio los Alpes

5. POBLACION OBJETIVO
Aproximadamente el
70% de la población
es Joven y más del
43% se encuentran
en la edad
productiva.
La mayor parte del uso del uso
del internet lo hacen para
investigar o educarse.
aproximadamente el 32%.

6. NIVEL DE INGRESOS DE LOS HOGARES
DEL BARRIO LOS ALPES

7. COMO?
• OBJETIVO GENERAL
Diseñar e implementar un nodo
Inalámbrico comunitario en el barrio Los
Alpes de la Localidad de Ciudad Bolívar.
OBJETIVOS ESPECIFICOS

8. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Nodo Inalámbrico Los Alpes
Selección Selección Diseño Selección Dimensio Capacitació Implementa
de de del de la namiento n a la ción de la
tecnología topología enlace ubicación de trafico comunidad aplicación
1 2 3 4 5 6 7

9. Seleccionar la tecnología usada en la implementación
del nodo inalámbrico para el barrio Los Alpes.
1 Punto 2 Puntos 3 Puntos
Inadecuada Aceptable Adecuada
Wi-Fi Wimax
Características Ponderación Descripción Puntaje Calificación Descripción Puntaje Calificación
Equipos Implementación y
Precio 30% 3 0,9 1 0,3
económicos equipos costosos
Optimizado para
cubrir distancias de
Tamaños de celdas
100 Mts que se
Cobertura 20% 2 0,4 que pueden estar 3 0,6
pueden
entre 7 y 10 Km
incrementar con el
uso de antenas
Licenciamiento 30% No 3 0,9 Si / No 1 0,3
Velocidad 20% Hasta 54 Mbps 2 0,4 Hasta 10 Mbps 3 0,6
Calificación Final 2,6 Calificación Final 1,8

10. Selección del equipo
Características:
1. Económico
2. Firmware Modificable.
3. Operación en banda Libre 2.4Ghz
4. Posibilidad de adaptar una antena
externa de alta ganancia.
Basados en la experiencia vivida
en el montaje del nodo del barrio 5. Utilizado en diferentes proyectos de
Bella Flor y en diferentes redes comunitarias alrededor del
desarrollos de redes comunitarias mundo*
alrededor del mundo se definio el
nano station II como router para * http://www.lugro.org.ar/lugro-mesh;
nuestro nodo http//www.open-mesh.net

11. Seleccionar la topología lógica a implementar,
teniendo en cuenta que sea escalable y
compatible con futuros nodos.
Topología Representación visual Ventajas Desventajas
Confiabilidad de la
Implementación Costosa,
comunicación a altas
Limitado a dos equipos
velocidades
Directa
(Punto-Punto)
Se requiere línea de vista entre
Conexiones a largas distancias
los dos equipos.
Si falla un nodo, las demás Si falla el nodo principal la red se
siguen funcionando. cae por completo.
Estrella
(Punto-Multipunto)
El trafico puede ser controlado El desempeño del nodo central
por el nodo central. influye en la velocidad de la red.
El rendimiento es inversamente
Todos se interconectan con
proporcional a la cantidad de
todos.
nodos interconectados.
Malla
(Multipunto-Mutipunto)
A medida que crece aumenta la
Facil crecimiento y expansión
complejidad de la red.

12. Diseñar el enlace del
nodo inalámbrico al
punto más lejano dentro
del área de cobertura
propuesta.
Router Adaptador wireless Usuario
Características
NanoStation 2 Gsky – 27 USB
11g 22 dBm ± 1dB a 54Mbps 11g 21 ± 2dBm a 54Mbps
Potencia de transmisión
11b 26 dBm ±1dB a 11Mbps 11b 25dBm ± 2dBm a 11Mbps
11g -74 dBm ± 1dB a 54Mbps 11g -65dBm a 54Mbps
Sensibilidad
11b -92 dBm ±1dB a 11Mbps 11g -82dBm a 11 Mbps
Frecuencia de operación 2.4 GHz 802.11 b/g 2.412Ghz~2.484Ghz

13. Diseño Enlaces Propuestos
Enlace Nodo - Usuario
Enlace Usuario - Nodo
Enlace Nodo Los Alpes – Nodo Bella Flor
Enlace Nodo Bella Flor – Nodo Los Alpes

14. Enlace Nodo - Usuario
Distancia 270 Metros

15. Margen de diseño
El margen de diseño es un intervalo de protección en potencia que
garantiza la disponibilidad de la red. Para Hallar el margen de diseño
para los enlaces en el barrio Los Alpes, se realizó la medición de
potencias de recepción en un punto dentro del área de cobertura del
router y se promedió el intervalo de variación en potencia de recepción

16. Calculo del Potencias
• El mismo principio para el calculo de todos los enlaces
•La potencia de recepción mínima que debemos garantizar en el usuario
para establecer una conexión es de Prxu = - 55dBm
•La Potencia Isotropica Radiada Efectiva PIRE es de 32.8dBm

17. Identificación Atenuaciones
Ae = Atenuación por espacio libre
Md = Margen de desvanecimiento, dado que las distancias de cobertura del nodo no
superan 1Km este valor no será tenido en cuenta para los cálculos.
Ac = Atenuaciones por conectores (0.2dB por cada conector dado por el
fabricante)
Ap = Atenuaciones por cable pigtail (0.6dB por metro dado por el fabricante)
Apd = Atenuaciones por protector de descargas (0.2dB dado por el fabricante)

18. Potencia de Recepción
Donde, Gt = Ganancia de la antena Casera = 7dBi

19. Resumen Valores Obtenidos en los
Enlaces del Nodo
Calculo del enlace Colegio Canadá- Usuario
Potencia Mínima PIRE (Potencia Isotrópica Potencia de
Estándar Atenuaciones
Requerida Radiada Efectiva) Recepción
802.11 g
-55 dBm 32,8 dBm 90,01 dB -50,21 dBm
54 Mbps
802.11 b
-72 dBm 36,8 dBm 90,01 dB -46,21 dBm
11 Mbps
Calculo del enlace Usuario - Colegio Canadá
Potencia Mínima PIRE (Potencia Isotrópica Potencia de
Estándar Atenuaciones
Requerida Radiada Efectiva) Recepción
802.11 g
-64 dBm 26,8 dBm 90,01 dB -42,21 dBm
54 Mbps
802.11 b
-82 dBm 30,8 dBm 90,01 dB -47,21 dBm
11 Mbps
Teóricamente el nodo mantiene los niveles mínimos técnicos para ofrecer cobertura
a todo el barrio, sin embargo la ubicación geográfica no permite una cobertura del
100% y por tal motivo es necesario que el usuario fabrique una antena casera con
un mástil acorde a la depresión del terreno

20. Calculo zona de Fresnel
r(mts) = Radio desde el
centro de la línea de vista
del enlace
d(Km) = Distancia entre las
antenas
f(GHz) = Frecuencia de
operación

21. Cálculos Enlace Los Alpes Colegio Canadá - Bella
Flor Colegio Vargas Vila

22. Resumen Valores Obtenidos Enlace Barrio
Los Alpes – Barrio Bella Flor
Calculo del enlace Colegio Canadá- Colegio Vargas Vila
Potencia Mínima PIRE (Potencia Isotrópica Potencia de
Estándar Atenuaciones
Requerida Radiada Efectiva) Recepción
802.11 g - 54 Mbps -64 dBm 32,8 dBm 99.44 dB -51.64 dBm
802.11 b - 11 Mbps -64 dBm 35,8 dBm 99.44 dB -51.64 dBm

23. Cálculos Zona de Fresnel
Zona de Fresnel a 54Mbps Colegio Zona de Fresnel a 11 Mbps Colegio
Canadá – Colegio Vargas Vila Canadá – Colegio Vargas Vila

24. Selección Canal de Frecuencia
De acuerdo a las pruebas que se realizaron,
en las que se observaban los niveles de
potencia con los que llega la señal a un
usuario y al nodo adyacente, se define que el
canal 10 es el más adecuado para nuestro
servicio, puesto que presenta mejor calidad
de recepción y transmisión, esta menos
ocupado por otros servicios a comparación de
los demás canales evitando interferencias o
bloqueos de la señal, con el canal 10
logramos mayor distancia y los niveles de
señal son más estables.

25. Frecuencia
Canal
(GHz)
1 2,412
2 2,417
3 2,422
4 2,427
5 2,432
6 2,437 Cantidad de redes
7 2,442
8 2,447
existentes en el canal 10
9 2,452
10 2,457
11 2,462
12 2,467
13 2,472
14 2,484
Como se puede
observar en las graficas
anteriores, el canal 10
presenta una ocupación
mínima a comparación Cantidad de redes
de los otros canales, existentes en el canal 1
para este caso el canal
con el que se comparo
fue el 1

26. Dimensionamiento Trafico
Al momento de realizar el dimensionamiento de tráfico encontramos una
gran ausencia de artículos o estudios que fundamenten de una forma
efectiva este análisis, por lo tanto se decide considerar . Los siguientes
anchos de banda promedio requeridos por algunas de las aplicaciones
más comunes.
Ancho de Banda De acuerdo a los anchos de banda
Servicio
Típico (Kbps) típicos mostrados en la tabla anterior,
Consulta página WEB 1600
Página Web/documento se puede deducir que el porcentaje de
156
de texto uso correspondiente a los 1756Kbps es
TOTAL 1756
de 3.25% de la capacidad total del
sistema.

27. Enrutamiento Utilizado
B.A.T.M.A.N
(Better Approach To Mobile Ad-hoc Networking)
Protocolo proactivo para redes Mesh de implementación rápida y eficiente
Servidor del
Nodo los Alpes
Usuario en
Bella Flor
Nodo Bella Flor
Nodo Los Alpes
Aprender cual es el mejor próximo salto para cada destino es
todo lo que al algoritmo B.A.T.M.A.N. le importa.

28. Características del protocolo
• Determina para cada destino en la malla un vecino de
un salto (El Mejor), Divide el conocimiento sobre el
mejor camino entre los nodos de la malla.
• No Calcula rutas completas.
• No toma en cuenta metadatos propios del protocolo pero
a cambio analiza la existencia o falta de información.
• Posee un mecanismo de inundación basado en eventos.
• Algoritmo diseñado para tratar con redes basadas en
enlaces no confiables.
• Liberado bajo licencia GPL

29. Características del firmware
Nightwing
1. 0 configuración: Solo se debe encender e inmediatamente se
configurara dentro del la malla.
2. Interfaz de Conexión Publica: posee una interfaz de conexión
publica no encriptada, pensada para usuarios no conocidos, esta
interfaz esta administrada por el portal cautivo No Dog Splash.
3. Interfaz de conexión privada: Conexión encriptada WPA2, para
conectarnos debemos saber la clave de acceso, no esta administrada
por el portal cautivo.
4. Pocos requerimientos de Hardware: Nightwing ademas de requerir
Un Chip Wireless Atheros, solo necesita como minimo 4MB de
memoria flash y 16 MB de memoria RAM.

30. Capacitación a la Comunidad
Con base en las encuestas realizadas a la comunidad del barrio los
Alpes, se definió como una de las principales prioridades de esta
comunidad, la necesidad de capacitación y desarrollo de competencias
para el trabajo
Descripción del Proyecto Capacitación y fabricación
antena casera

31. Ubicación de los Equipos
Ubicación Disponibilidad
Lugar Seguridad Electricidad Infraestructura Cobertura Total
en el barrio de acceso
Comedor
2 5 3 4 4 4 22
Comunitario
Salón Comunal 1 0 2 4 4 5 16
Colegio
4 5 4 3 4 5 25
Canadá
La ubicación del equipo se realizo
tomando los criterios que se observan
en la tabla anterior, la modalidad de
evaluación que se escogió fue de 1
hasta 5 donde 1 es la menor o peor
calificación y 5 la mayor o mejor
calificación, esta evaluación fue
aplicada a tres lugares que se tenían
disponibles para la instalación e
implementación de los equipos.

32. Implementación de la aplicación
Nodog splash: Joomla:
Portal cautivo embebido en el Plataforma usada para el portal
enrutador wireless web del barrio los alpes
moodle: Wikipedia:
Plataforma usada para los Aplicación web para investigaciones
cursos virtuales implementada en el servidor

33. Pruebas y Resultados Adicionales
Realizando un barrido a la redonda del colegio Canadá se
definieron 10 puntos de monitoreo en los cuales se realizo la
medición de potencia de la señal irradiada por el Access Point

34. Punto de prueba Ubicación Coordenadas Potencia de recepción distancia
Lat.: 4° 32' 29,3" N
punto 1 Iglesia del Barrio Los Alpes -46,7 dBm 120 mts
Lon: 74° 09' 20,1" O
Lat.: 4° 32' 30,4" N
punto 2 Filo del cerro -48,9 dBm 200 mts
Lon: 74° 09' 22,7" O
Lat.: 4°32' 27,1 N
punto 3 Calle Comercial -50,1 dBm 120 mts
Lon: 74° 09' 20,7" O
Lat.: 4° 32' 30,3 N
punto 4 Costado occidental de la cancha -43,2 dBm 90 mts
Lon: 74° 09' 17,2" O
Lat.: 4° 32' 22,0 N
punto 5 Subida a paradero de buses -48,7 dBm 180 mts
Lon: 74°09'18,7 " O
Lat.: 4° 32' 25,0 N
punto 6 Fabrica de ataúdes -40,67 dBm 90 mts
Lon: 74° 09'18,5" O
Lat.: 4° 32' 25,3" N
punto 7 Loma frente al colegio -40,4 dBm 70 mts
Lon: 74° 09'16,3"O
Lat.: 4° 32' 26,3" N
punto 8 Costado oriental del colegio -38,1 dBm 60 mts
Lon: 74°09' 15,1"O
Lat.: 4°32'29,2" N
punto 9 frente a esquina norte del colegio -37 dBm 60 mts
Lon: 74°09'15,9"O
Lat.: 4°32'31,2"N
punto 10 Salida principal de Los Alpes -46,6 dBm 150 mts
Lon: 74°09'20,0"O

35. Obtención de resultados con ayuda de los
software Netstumbler, Radio Mobile y Putty
Basándonos en las
características de la antena
casera y el adaptador
wireless con los que se
realizaron las pruebas y las
medidas obtenidas, se
determinó que la potencia
mínima de recepción en el
lado de la terminal bebe
de ser mayor a -55 dBm,
aunque el nivel de
sensibilidad del adaptador
wifi este cercana a -65
dBm a una taza de
transferencia de 54Mbps

36. En la siguiente grafica se
observa el
comportamiento de la
potencia de recepción en
el punto más crítico a 270
mts. En ella se puede
observar que se llega al
receptor con una potencia
de -48.8dBm
En este mismo punto se analizo con el
software Netstumbler la estabilidad de
la señal obteniendo los siguientes
resultados .
Comparando los resultados teóricos y
prácticos obtenidos con los simuladores
se puede apreciar que todos se
encuentran dentro de los niveles
mínimos requeridos técnicamente por
los equipos para establecer la conexión.

37. Como se puede observar en
la anterior grafica al momento
de descargar un archivo de 10
MBytes en una conexión que
se establece a 54Mbps la taza
de transferencia es mucho
menor en comparación con el
ancho de banda teórico
disponible de la misma forma
que sucede en un enlace de
11Mbps
root@nightwing-wa:~# ping 10.155.215.194 -s 10000000
PING 10.155.215.194 (10.155.215.194): 1000000 data bytes
10000008 bytes from 10.155.215.194: seq=0 ttl=63 time=210.161 ms
10000008 bytes from 10.155.215.194: seq=1 ttl=63 time=205.498 ms
10000008 bytes from 10.155.215.194: seq=2 ttl=63 time=171.149 ms
Se realiza una prueba de ping con un
tamaño de paquete de 10 Mbps en la
cual se obtienen tiempos de respuesta
de aproximadamente 200 ms.

38. CONCLUSIONES
1. Se diseño e implemento el nodo inalámbrico en el barrio los Alpes con base en las
redes de topología mesh, las cuales permiten una fácil implementación a bajos
costos y de rápida expansión.
2. Se logró una cobertura óptima a 270 metros del nodo, con una potencia de recepción
mayor a -55dBm usando un adaptador wireless convencional y una antena casera
de guía de onda.
3. Los resultados obtenidos en las simulaciones, cálculos matemáticos y pruebas de
campo confirman la estabilidad de la conexión en cada uno de los enlaces posibles
del nodo.
4. Las características de sensibilidad de los equipos NanoStation 2 (-92dBm)
permitieron la interconexión entre los nodos Bella Flor y Alpes, estructurando el
comienzo de una red comunitaria con servicios distribuidos y compartidos entre las
dos comunidades.

39. CONCLUSIONES
5. Con el estudio de tráfico se argumenta que el nodo soporta hasta 30 usuarios
conectados simultáneamente e interactuando con las aplicaciones alojadas en el
servidor, sin embargo las limitaciones de cantidad de conexiones son interpuestas
por el hardware del Access Point.
6. La conexión entre los nodos es establecida a través del estándar 802.11g ya que la
distancia entre los nodos y a las condiciones geográficas no permiten una conexión a
aun ancho de banda mayor.
7. Con las capacitaciones ofrecidas por los desarrolladores del nodo se logro socializar
la importancia de las redes comunitarias a los habitantes del barrio los Alpes y de
igual forma se instruyo sobre la construcción de antenas caseras con el fin de lograr
un mayor aprovechamiento del nodo.
8. De acuerdo a los resultados obtenidos en la encuesta se pudo observar que el 56%
de la población devenga entre 1 y 2 salarios mínimos que generalmente son
obtenidos de trabajos informales, representando una falta de capacitación técnica la
cual limita la posibilidad de acceder a un empleo formal y a mayores ingresos, por tal
motivo se implementó la plataforma moodle en el servidor local como un espacio
donde la comunidad podrá encontrar documentos de capacitación básica en áreas
como informática y contabilidad.

40. Registro Fotográfico