Diseño de redes WiFi de interior

En muchas ocasiones la implantación de una red WiFi es percibida por clientes y “profesionales” del sector como una simple multiplicación de una red doméstica, pensando que la consecución de un rendimiento óptimo de la misma se consigue simplemente gracias a la adición de tantos puntos de acceso como sean necesarios para cubrir las facilidades del cliente.

Nada más lejos de la realidad, la implantación de una red WiFi profesional es algo que requiere de mucho trabajo en la fase de diseño y que obliga a conocer el comportamiento de este tipo de redes en los diferentes escenarios que se pudieran plantear.

Para ello propongo este artículo en el que se ofrecerá un conjunto de pasos que nos ayudarán a conseguir que la implantación de nuestras redes WiFi sean un auténtico éxito. En el día de hoy vamos a afrontar la parte del diseño de una red WiFi de interior, dejando para futuros artículos el diseño de una red de exterior y un escenario de alta densidad como el que nos podemos encontrar en salones de actos, estadios o ubicaciones similares. Sin más comenzamos con el diseño de nuestra red WiFi de interior.

El adecuado diseño de una red WiFi se compone básicamente de 5 fases:

  • Toma de datos
  • Revisión de las instalaciones
  • Elección del equipamiento
  • Diseño preliminar
  • Diseño definitivo

Toma de datos

La toma de datos es una de las fases fundamentales a la hora de comenzar el diseño de una red WiFi. Si durante esta fase no se recaba la información necesaria o se dan por buenos datos incorrectos el resto de fases irán creciendo sobre una base inadecuada. Es por ello que si queremos que el diseño de red satisfaga las necesidades de nuestro cliente es fundamental que llevemos a cabo una adecuada toma de datos que nos permita conocer las necesidades y requerimientos de su futura red inalámbrica.

Para ello en primer lugar habría que definir el tipo de servicios que se tiene previsto hacer viajar por la red. No es lo mismo preparar un diseño de red para una red WiFi que ofrezca acceso a internet a invitados que para una red que tenga que soportar VoIP, video y aplicaciones corporativas. Cada servicio tiene sus propios requerimientos y obligará a aplicar unas políticas de QoS diferentes pero sobre todo afectarán a adoptar un modelo de diseño u otro como veremos mas adelante.

Por otro lado es sumamente importante conocer qué política de acceso quiere aplicar el cliente a su red. ¿Va a ser una red únicamente pensada para accesos desde PC o portátiles o debe considerarse también el acceso desde tablets y smartphones?  La elección de una u otra política de acceso afectará en gran medida a la densidad de puntos de acceso necesaria ya que un mismo equipo deberá soportar más o menos sesiones en función de la política de BYOD que tenga cada cliente.

Otro aspecto importante a tener en cuenta es la ubicación y características del equipamiento que conformará la red WiFi junto con los puntos de acceso. Es decir el cliente debe indicarnos la ubicación de la electrónica de red que dotará de conexión a los equipos y la disponibilidad o no en los mismos de los mecanismos de alimentación que pudieran afectar al despliegue de la red WiFi (802.3at o 802.3af).

Por último dentro de la toma de datos es importante que el cliente facilite planos o diagramas de las superficies objeto de cobertura de la red. Los mismos nos permitirán llevar a cabo un estudio previo y nos facilitarán valiosa información de cara a la toma de medidas y previsiones de cobertura teóricas.

Revisión de las instalaciones

Antes de acometer el diseño de cualquier red inalámbrica es sumamente aconsejable llevar a cabo una visita a las instalaciones en las que se prevé llevar a cabo la instalación de los diferentes equipos. Esta visita servirá para delimitar varios factores de suma importancia en el diseño de la red.

Por un lado nos servirá para definir el tipo de instalación del punto de acceso que requerirá cada zona. En función de los resultados de la inspección podrá elegirse entre llevar a cabo el montaje en pared, sobre techo, apoyándonos en soportes verticales,…circunstancia que difícilmente podrá evaluarse gracias a la información recogida en los planos.

Por otro lado la visita permitirá determinar la forma óptima en la que puede llevarse a cabo el cableado hasta cada punto de acceso. Esto no significa que tengamos que seleccionar en esta visita dónde van a ir ubicados los puntos de acceso, pero si nos permitirá conocer si el tendido del cableado necesario transcurrirá por falso techo, canaleta, tubo rígido o cualquier otro medio de canalización en cada posible ubicación de los puntos de acceso.

Por última esta inspección de las instalaciones ayudará a determinar la posible existencia de elementos degradantes de la señal, tales como muros, ventanas o cualquier otro elemento que no pueda ser identificado a través de los planos. Es difícil contar con planos en los que se indique el material concreto de cada elemento que pueda afectar al rendimiento de la red.

Como referencia les facilitó una tabla en la que se recoge cómo afectan algunos de los elementos que podemos encontrarnos en cualquier diseño de interior para una red WiFi:

MaterialAtenuación
Ventana de cristal2db
Puerta de madera3db
Cubículo3-5db
Pladur3db
Pared de yeso4db
Bloque de hormigón5db
Mármol5db
Muro de vidrio con marco metálico6db
Muro de ladrillo8db
Muro de cemento10-15db

Elección del equipamiento

Tras revisar las instalaciones en las que se acometerá la instalación y conocer los servicios y necesidades del cliente es el momento de elegir el equipamiento que vamos a emplear para cubrir las necesidades del proyecto. Para ello determinaremos básicamente tres parámetros:

Tipo de antena

En función de las necesidades concretas de cada emplazamiento a cubrir determinaremos si las características de las antenas integradas de los equipos pueden satisfacer nuestros requerimientos. Por norma general se trata de antenas omnidireccionales cuya ganancia varía entre los diferentes modelos y fabricantes del mercado pero que permite cubrir la inmensa mayoría de escenarios que nos podamos encontrar.

En el caso de que una ubicación requiera de una radiación más específica que la asociada a una antena omnidireccional deberá estudiarse el tipo de antena necesaria para cubrir las necesidades de la misma. No hay que olvidar en este caso tener en cuenta el posible impacto visual que las antenas externas pueden provocar y poner en preaviso al cliente para evitar que dicha circunstancia dé al traste con el diseño de la red. En el caso de que sea totalmente necesario el uso de antenas externas existen varias alternativas para minimizar el impacto visual de los equipos.

Tipo de radio

De cara a elegir la tecnología radio más adecuada para el cliente deberemos analizar sus necesidades de concurrencia y capacidad. En la actualidad el estándar de acceso no ofrece demasiadas dudas siendo el 802.11n el más empleado por madurez y rendimiento. Si fuera necesario podría plantearse un diseño de la red basado en 802.11ac dado que la gran mayoría de fabricantes ya cuentan con equipos con soporte para esta tecnología pero pocas redes presentan requerimientos suficientes como para justificar este cambio.

Al margen del estándar de acceso se deberá tener en cuenta el número de radios necesario para cubrir las necesidades de la red. Aunque sólo fuera por una mera cuestión de escalabilidad es aconsejable apostar por equipos con doble radio (2.4 / 5 GHz) dado que el poco sobrecoste frente a equipos monoradio justifica de sobra la inversión con miras al futuro.

Al margen de la decisión acerca del empleo de radios duales también es necesario decidir acerca del número de radios necesarias. Cada una de las bandas puede disponer de una, dos o tres radios y la elección de una cantidad u otra permitirá incrementar el número de sesiones concurrentes a soportar por un punto de acceso.

Como premisa básica de diseño suele tomarse unos 50-60 usuarios máximos por radio, en base a ese umbral se deben realizar los cálculos de radios que necesites para nuestra red. Llegados a este punto surgen las dudas de qué tipo de dispositivos puedo conectar en cada banda de frecuencia, por si os sirve de referencia os facilito una tabla con alguno de los principales terminales de acceso a la red y las posibilidades de conexión que permiten. Aunque está algo desfasada nos dará una idea del tipo de conexiones más habituales:

2,4 GHz5,4 GHz
SMARTPHONESiPhone 4SNo
Samsung Galaxy S2
HTC DesireNo
Sony Ericsson Xperia UNo
Blackberry Curve 9320No
TABLETSiPad
Samsung Galaxy Tab
Sony Tablet S
Microsoft Surface
Google Nexus

Como puede apreciarse son los smartphones los que más limitaciones de conectividad presentan por lo que debe intentar contar con la banda de 2.4 GHz para el uso de este tipo de terminales.

Llegados a este punto ya contaremos con toda la información necesaria para comenzar con el diseño de la solución que abordaremos en la segunda parte de esta guía de diseño. En ella veremos cómo desarrollar el diseño preliminar de la solución y cómo preparar un site survey que nos ofrezca la información necesaria para asegurar el rendimiento de la red.

Diseño preliminar

Una vez decidido el equipamiento óptimo para el despliegue de la red es momento de realizar un estudio preliminar en el que se decida la ubicación de los puntos de acceso y la parametrización que haremos de los mismos. Llegados a este punto y antes de ponernos a colocar puntos de acceso por los planos, tenemos que tener en cuenta que este diseño preliminar deberá adecuarse a las necesidades propias del cliente buscando en función de sus requisitos maximizar ciertos parámetros de la red. Para ello habitualmente se hace uso de alguno de los siguientes modelos de diseño.

Diseño basado en cobertura

Este modelo de diseño se centra en maximizar los niveles de cobertura, intentando cubrir con un equipo el máximo área de cobertura posible. Se trata de algo habitual en redes en las que la capacidad no es una prioridad. En el caso de que apostemos por este modelo debemos contemplar una separación entre APs de entre 30 y 60 metros dependiendo si nos encontramos en espacios más o menos diáfanos (a espacios más diáfanos distancias mayores).

En este caso la potencia de los equipos puede fijarse en valores más altos (entre el 60 y 90%) para intentar alcanzar zonas lo más extensas posibles llevando siempre un control para minimizar las interferencias que podamos provocar en los equipos vecinos.

Este modelo de diseño es cada vez menos habitual, pero puede ser interesante en determinados escenarios.

Diseño basado en capacidad

El constante crecimiento del número de dispositivos conectados a la red así como el tipo de tráfico requerido (vídeo,voz y datos) obliga a contemplar un modelo de diseño que ofrezca mejor capacidad y número de sesiones concurrentes que el diseño basado en cobertura que hemos comentado con anterioridad; se trata de llevar a cabo un diseño basado en capacidad.

Para ello tendremos que hacer uso de una mayor densidad de puntos de acceso aunque ello conlleve hacer uso de celdas más pequeñas. Este nuevo enfoque para las celdas requerirá un ajuste de la potencia transmitida para evitar interferencias con el resto de la red pero la pérdida de cobertura resultará en unos resultados de capacidad muy superiores.

En este caso se aconseja que la distancia entre los puntos de acceso se ajuste entre 15 y 20 m y que la potencia de los equipos no se fije en valores excesivamente altos para evitar las interferencias entre los diferentes sistemas radiantes. Suele considerarse como valores adecuados para este tipo de diseños potencias entre el 25 y el 60% dependiendo de las condiciones de cada celda concreta.

Una vez determinado el modelo de diseño de red planteado la siguiente fase es definir la ubicación de los equipos y analizar si los niveles de cobertura previstos con dicha ubicación cubren los requisitos del cliente.

diseño redes wifi

Diseño basado en cobertura (izquierda) frente a diseño basado en capacidad (derecha)

Para la determinación de las ubicaciones óptimas es aconsejable seguir ciertos consejos que ayudarán a obtener el máximo rendimiento de nuestra red con la inversión más ajustada posible.

Por ejemplo en el ámbito de un proyecto de red WiFi es habitual encontrarse con el diseño de un entorno en el que se deban cubrir diferentes plantas. En este caso se debe intentar no hacer coincidir en el plano vertical la ubicación de los diferentes equipos dado que por un lado provocaríamos interferencias entre los equipos y por otro no optimizaríamos los niveles de cobertura de la red. Los mecanismos de control automático de potencia disponibles en la mayoría de equipamiento WiFi profesional en el caso de detectar altos niveles de interferencia actuarían reduciendo la potencia de transmisión de los equipos con la consecuente pérdida de cobertura que ello conlleva.

Diseño multiplanta mal planteado

Si por el contrario ubicamos en diferentes planos los equipos evitaremos esta circunstancia y permitiremos que los equipos transmitan con unos niveles de potencia superior con la consecuente optimización de su área de cobertura.

Diseño multiplanta optimizado

Otro de los escenarios habituales que puede encontrarse en despliegues de redes WiFi es aquel que contempla una estructura con pasillos y zonas de cobertura a ambos lados del pasillo. Se trata de una estructura típica en hoteles y centros educativos, escenarios potenciales de uso de redes WiFi. En este caso en muchas ocasiones se hace uso del pasillo para la ubicación de los equipos y desde allí ofrecer cobertura a las instalaciones ubicadas a ambos lados del pasillo. Este acercamiento puede ser adecuado para ciertos entornos, pero en muchas ocasiones puede no serlo por no cubrir adecuadamente la totalidad del área de interés y por las interferencias que provocarían entre sí los equipos al encontrarse ubicados en zonas con línea de vista entre los mismos.

Diseño en pasillo mal planteado

Diseño en pasillo optimizado

Teniendo en cuenta todas estas consideraciones y tras determinar la ubicación óptima de los equipos debe evaluarse la idoneidad de dicha ubicación para cubrir las necesidades del proyecto. Para llevar a cabo los cálculos necesarios existen numerosas herramientas software tanto genéricas como propias de cada fabricante que ofrecen una parametrización de los equipos susceptibles de ser empleados y permiten la importación de los planos y esquemas disponibles de las instalaciones del cliente.

A continuación se recogen algunas de las principales herramientas empleadas para este tipo de estudios:

  • Aruba VisuaRF
  • Airmagnet Survey
  • Ekahau Site Survey
  • Motorola LAN Planner
  • Juniper Ring Master

Con cualquiera de estas herramientas pueden obtenerse informes con un detalle de la ubicación y parametrización de los equipos. En general, si se han seguido las diferentes premisas recogidas en estas mejores prácticas, los resultados obtenidos sirven perfectamente como punto de partida para llevar a cabo la instalación y puesta en marcha de la red.

Diseño definitivo

Por último tomando como base el diseño preliminar es necesario confirmar que el mismo cubrirá las necesidades del cliente, para lo que se debe llevar a cabo un site survey de la red planteada. Esta fase, fundamental en proyectos de este tipo, es muchas veces eliminada de los proyectos por cuestiones presupuestarias tomando como diseño definitivo el definido durante la fase preliminar provocando en ocasiones resultados que no cubren las necesidades definidas por el cliente.

La realización de estos estudios tiene por objetivo llevar a cabo una simulación real del rendimiento que tendría la red planteada en la fase de diseño preliminar. Para ello deberemos hacer uso de puntos de acceso como los contemplados en el diseño preliminar (o con características análogas) y ubicarlos de forma temporal en las ubicaciones definidas en el diseño preliminar. Para ello podemos usar elementos como trípodes, mástiles o soportes de micrófono o directamente si no conlleva demasiada complicación podremos fijar los equipos al techo o pared.

Una vez ubicados los equipos se hará uso de un software específico como Airmagnet Survey o Ekahau Site Survey que permiten tomar una serie de medidas de radiación que a posteriori permitirán componer un mapa de calor. Como es obvio es importante que el equipo donde se vaya a hacer uso del software disponga de la tarjeta de red necesaria (doble radio, 802.11n,…) y que la misma esté incluida en la lista de tarjetas compatibles facilitada por el fabricante del software.

Gracias al mapa de calor generado se podrá determinar el rendimiento esperado de la red con una fidelidad muy superior a la que se puede extraer de un estudio preliminar basado en la información recogida en los planos. En el caso de que se detecte que las ubicaciones propuestas en el diseño preliminar no cubren las necesidades del proyecto, en esta fase se deben acometer las modificaciones de diseño necesarias para ofrecer los niveles requeridos. Estas divergencias pueden deberse a la presencia de elementos interferentes, materiales no contemplados sobre plano u otras circunstancias difícilmente detectables en un estudio sobre plano. El resultado de este site survey puede ser empleado como entregable para el cliente para que el mismo evalúe si la red se ajustaría en dichas condiciones a las necesidades propias de su servicio y daría por finalizado el diseño de nuestra red WiFi.

Como se habrá podido comprobar el diseño de una red WiFi es un proceso que requiere de personal y herramientas especializadas. Esto unido al tiempo de vida habitual de estas redes (7-10 años) justifica el hecho de confiar su gestión a personal con la cualificación y experiencia necesaria para llevarlo a cabo.

Leave a Comment