INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE TELECOMUNICACIONES XV Semana Tecnológica Noviembre 11, 2015 FORDES

INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE TELECOMUNICACIONES

XV Semana

Tecnológica

Noviembre 11, 2015FORDES


Diseño de una Red Inalámbrica

en un ambiente de alta densidad de usuarios

Ing. Eduardo Cabrera AbizaidInvestigador, LACETEL


INTRODUCCIÓN:

NO LO ES TODO

BAJA DENSIDAD ALTA DENSIDAD

• Capacidad espectral• Utilización del canal

• Interferencia• Reutilización de

frecuencias• Requisitos regulatorios


Factores Cobertura Capacidad

Número de Puntos de Acceso Preferiblemente bajo Preferiblemente alto

Factor Limitante Pérdida de señal Interferencia

Obstáculos Malo Bueno

Frecuencia Baja es mejor Alta es mejor

Patrón de Antenas Omni es mejor Direccional es mejor

Posicionamiento de los Puntos de Acceso

Alto es mejor Bajo es mejor

Métrica del diseño SNR SINR

COBERTURA Y CAPACIDAD ADECUADA:

SITUACIÓN PROBLEMÁTICA:


SITUACIÓN PROBLEMÁTICA:

Usualmente la banda de 2.4GHz no es suficiente para proveer el ancho de banda necesario para este tipo de diseño.

No es posible reutilizar canales (frecuencias).


PROBLEMA A RESOLVER:

Se necesita el diseño de una red Wi-Fi para 400 usuarios concurrentes en un área menor a 2000m2. Cada usuario debe disponer de 3Mbps de ancho de banda.


Sala de Conferencias

58.56m

36.5

7m 2141m2

Entre 300 y 400 usuarios en esta área

Picos de hasta 100 usuarios

Tipos de Aplicación:

• Up/Down de Video Casual• Up/Down de Audio Casual• Navegación Permanente

Ancho de Banda x conexión

Subida: 2 MbpsBajada: 1 Mbps

Total: 3 Mbps

Ancho de Banda de agregaciónde 900Mbps a 1,2Gbps


LIMITACIONES:

o Tiempo reducido.

o El diseño debe ser realizado con los dispositivos disponibles.


¿Qué ancho de banda podemos utilizar en cada canal?

130 MbpsMCS Index 15 (Índice del Esquema de Codificación de la Modulación)• 2SS (2 Flujos Espaciales)

GI = 800ns (Intervalo de Guarda entre símbolos OFDM)

Throughput de aplicación (paquetes sin cabecera)

70 MbpsEsto es lo que

realmente ve y le importa al usuario final

HT20 (Estructura de paquetes para 20MHz de Ancho de banda)


18


1. Las dimensiones del local son muy pequeñas, cualquiera de los AP disponible cubre toda el área aún configurado al mínimo de potencia.

2. No estaban disponibles las antenas o atenuadores que permitieran crear micro celdas.

¿Por qué no podemos repetir canales?

35m

Experimento

CONDICIONES:APs con carga puesta en vez de antena.Cada laptop “ve” 1 solo AP.

RESULTADOS:Cuando ambas laptops transfieren a la vez logran entre 30 y 35Mbps cada una.Cuando solo una transfiere logra hasta 70Mbps

OBJETIVO:Determinar el Throughput que logran 2 clientes conectados a diferentes AP con igual canal sin que exista solapamiento en el área de servicio de los AP.


Mediciones en la banda de 2.4GHz

22 MHz

2412MHz 2432MHz 2452MHz

2 MHz

1 5 9


Test 13 AP en los canales 1,6,11 (MCS15, HT20, GI=800ns).0 MHz de Solapamiento.Verificar Throughput de aplicación de una laptop conectada al canal 6 mientras los canales 1 y 11 están en uso

50 Mbps

70 Mbps

100 Mbps


22 MHz

2412 2432 2452

2 MHz

3 AP en los canales 1,5,9 (MCS15, HT20, GI=800ns).4 MHz de solapamiento total.Verificar Throughput de aplicación de una laptop conectada al canal 5 mientras los canales 1 y 9 están en uso

Test 2

1 5 9

50 Mbps

70 Mbps

100 Mbps


Test 33 AP en los canales 1,4,7 (MCS15, HT20, GI=800ns).12 MHz de solapamiento total.Verificar Throughput de aplicación de una laptop conectada al canal 4 mientras los canales 1 y 7 están en uso

22 MHz

2412 2427 2442

6 MHz

1 4 7

11 Mbps

32 Mbps


Test 4Escenario Idéntico al Test 3Se detienen las descargas activas en los canales 1 y 7 para liberar el uso constante del espectroRatificar que la pérdida de ancho de banda está provocada por el uso de los canales adyacentes

54 Mbps

32 Mbps


Conclusiones Preliminares:1. Confirmado que el throughput de aplicación que se puede alcanzar con

con el MCS15 (130 Mbps) es 70 Mbps.

2. 70 Mbps sin solapamiento de canal adyacente (1,6,11).

3. 60 Mbps usando 4 MHz de solapamiento (1,5,9,13)

4. Menos de 10 Mbps con 12 MHz de solapamiento (1,4,7,10,13)

Distribución 1CHs: 1,6,11

Distribución 2CHs 1,5,9,13

Distribución 3CHs 1, 4, 7, 10, 13

3 X 70 Mbps = 210 Mbps 4 X 60 Mbps = 240 Mbps 5 X 10 Mbps = 50 Mbps


Por Tanto:

En la banda de 2.4GHz tenemos 240Mbps de ancho de banda disponible

Pero para lograr los 1200Mbps que necesitamos aún nos faltan 960Mbps de ancho de banda

1200- 240= 960

La clave del éxito está en poder utilizar los canales de la banda de 5GHz

960÷ 70≈ 14

Mínimo:18 Puntos de Acceso

4 en 2.4GHz14 en 5GHz


SOLUCIÓN FINAL


• Distribución de carga• Respaldo


Resultados de Conectividad Día 1

Hora Conexiones en 2.4GHz

Conexiones en 5GHz

Total de Conexiones

9:30am 60 % 40 % 126

9:40am 63 % 37 % 157

9:50am 59 % 41 % 144

10:30am 62 % 38 % 156

11:00am 58 % 42 % 150

2:35pm 62 % 38 % 123

3:15pm 60 % 40 % 123

4:30pm 61 % 39 % 142

5:00pm 61 % 39 % 154Promedio 61 % 39 % 142


Conexiones en 5GHz

Total de Conexiones

9:30am 60 % 40 % 104

9:40am 63 % 37 % 114

9:50am 64 % 36 % 130

10:30am 67 % 33 % 140

11:00am 62 % 38 % 154

2:35pm 63 % 37 % 112

3:15pm 67 % 33 % 114

4:30pm 62 % 38 % 135

5:00pm 63 % 37 % 171Promedio 63 % 37 % 130

CISCO HUAWEI

325 Conexiones Simultáneas


Resultados de Conectividad Día 2


Conexiones en 5GHz

Total de Conexiones

9:30am 65 % 35 % 85

10:30am 65 % 35 % 135

10:55am 62 % 38 % 164

11:30am 61 % 39 % 17212:30pm 60 % 40 % 172

Promedio 63 % 39 % 146


Conexiones en 5GHz

Total de Conexiones

9:30am 65 % 35 % 73

10:30am 67 % 33 % 146

10:55am 64 % 36 % 140

11:30am 56 % 44 % 17312:30pm 57 % 43 % 164

Promedio 62 % 38 % 140

CISCO HUAWEI

345 Conexiones Simultáneas


CONCLUSIONES:

• Siempre que sea posible utilizar el canal 13, considerar utilizar los canales 1,5,9 y 13 en vez de 1, 6 y 11. El aprovechamiento del espectro puede ser mas eficiente.

• Siempre que sea necesario un ancho de banda de agregación por encima de 250Mbps de throughput sin poder reutilizar frecuencias, es necesario considerar el uso de canales en la banda de 5GHz.


CONCLUSIONES:

•Las 325 y 345 conexiones simultáneas demuestran que el diseño implementado cumplió con los requerimientos especificados.


www.lacetel.cu

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