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Diseño de la wlan de wheelers lane technology college
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  • 1. Redes de Área Local Inalámbricas:Diseño de la WLAN de Wheelers LaneTechnology CollegeMarzo 2008 José Javier Anguís HornoProyecto Fin de Carrera
  • 2. IntroducciónRedes 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. Índice01 Introducción a las WLAN02 Familia IEEE 802.1103 Tecnología MIMO04 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 802.11nf (λ) 2.4Ghz/850-950nm 2.4Ghz 5Ghz 2.4Ghz 2.4 / 5GhzPHY FHSS/DSSS/IR DSSS OFDM DSSS/OFDM MIMO / OFDM GFSK/DPSK DPSK PSK / QAM DPSK CCK/PBCC PSK / QAMRbmax 2Mbps 11Mbps 54Mbps 54Mbps 600MbpsThroughput 0.9Mbps 4.5Mbps 23Mbps 20Mbps 108Mbpsdext 20m 40m 35m 40m 70mdint 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 SwitchPoE 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. Índice01 Memoria Descriptiva. Pliego de Condiciones02 Actuaciones Previas03 Diseño de la WLAN04 Configuración, Instalación y Puesta en Marcha de la WLAN05 Pruebas de Verificación06 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 pérdidasPrx(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 Ch6Ch1
  • 33. 03 Diseño de la WLAN Localización de los equipos  Puntos de acceso: Planta Primera Ch6 Ch11Ch1 Ch1 Ch6 Ch11
  • 34. 03 Diseño de la WLAN Localización de los equipos  Puntos de acceso: Planta SegundaCh6 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 SwitchHacia 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 Broadcast10.122.60.0 255.255.255.0 254 10.122.60.1-10.122.60.254 10.122.60.25510.122.61.0 255.255.255.0 254 10.122.61.1-10.122.61.254 10.122.61.25510.122.62.0 255.255.255.0 254 10.122.62.1-10.122.62.254 10.122.62.25510.122.63.0 255.255.255.0 254 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 verificaciónAlimentación y  Verificación conexionado de los equipos conexiones  Verificación estado de las luces de los equipos  Asociación con cada uno de los APsAutenticación y  Autenticación con cada uno de los APs Asociación  Seguridad implementada  Ping desde router LAN hacia cada uno de los APIntegración 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. ConclusionesRedes de Área Local Inalámbricas: Diseño de la WLAN de Wheelers Lane Technology College
  • 44. Punto de Acceso InalámbricoNETGEAR RangeMaxTM WPN802