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lunes, 13 de agosto de 2012

REDES 3G Y 4G


REDES 3G Y 4G
 

Función

Las redes 3G y 4G ofrecen niveles divergentes de
transferencia de datos desde las fuentes a los dispositivos. De acuerdo a la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), el servicio 3G provee descargas de 14MB por segundo y 5.8MB/s de subida. Esto es comparado con el mínimo proyectado de 100 MB/s de velocidad de transferencia con el 4G.

Características


Según la ITU, las redes 4G usan una forma de sistema de antena conocido como multiplexado espacial. Usando las características de antena inteligente de la tecnología 3G, el 4G despliega un número de estas antenas tanto para transmitir y recibir, permitiendo así una mejor señal.

Se tienen las siguientes características: SGSN (Serving GPRS Support Node, en español  Nodo de Soporte GPRS) y GGSN (Gateway GSN, en español Interfaz hacia las redes de paquetes de datos externas)



SGSN:
es un Nodo de servicio GPRS  (General Packet Radio Service, en español  es una arquitectura para redes de área amplia (WAN))  que  tiene como función principal dar acceso a los terminales móviles (teléfonos celulares) hacia la red de datos que puede ser internet ó una red corporativa.
El  SGSN es el primer punto principal en el cual se autentifica una terminal cuando se realiza una conexión de datos.
El SGSN  se encarga del manejo de la movilidad de los celulares, llevando un registro de localización de las terminales, enruta, hace la  transferencia de los paquetes de datos, establece los túneles entre la RAN (Radio Access Network, en españo es el acceso del radio en la red) (BSC/RNC  Radio Network Controller, Controlador de la Red Radio) y el GGSN.

Una tarea importante del SGSN es  llevar la parte de facturación de las terminales que se encuentran en modo ROAMING  (se refiere a la capacidad de cambiar de un área de cobertura a otra sin interrupción en el servicio o pérdida en conectividad. Permite a los usuarios seguir utilizando sus servicios de red inalámbrica cuando viajan fuera de la zona geográfica en la que contrataron el servicio, por ejemplo, permite a los usuarios de teléfonos móviles de COLOMBIA seguir utilizando su móvil cuando viajan a otro país.)  por medio de registros llamados CDRs (Call Detail Records, En ellos, se almacena información detallada sobre dónde se generan las llamadas, dónde terminan y por dónde pasan.)
 El SGSN tiene varios servicios configurados : SGSN SERVICE para 3G, GPRS SERVICE para 4G; estos dos realizan  la parte de conexión hacia las RNC/BSC, MAP SERVICE  es la parte de acceso hacia el HLR (Home Location Register en español es el registro inicial de localización) , SMSC (hort Message Service Center en español central de servicio de mensajes cortos), SGTP SERVICE  que es la conexión hacia nuestro GGSN o también conocido como GN que  es la puerta de enlace hacia otras redes celulares llamada GP y el GTPP SERVICE  que es para la parte de facturación o BILLING.
Envía a los terminales vía el HLR, el QOS (Calidad de servicio) y el  PROFILE que va a utilizar el  usuario.


Imagen de SMSC


El GGSN es la puerta de enlace o punto central de conexión hacia el exterior o la PDN (Packet Data Network, en español  paquete de datos en la red) de una red celular (red movil), estas redes externas pueden ser Internet o un red corporativa.


Estas redes son el punto de acceso para multiples puntos de accesos llamados (APN=Access Point Network) Dependiendo de la configuración el GGSN puede manejar una parte de autenticación  ó autorización de navegación llamada Radius/Diameter, esto se puede realizar por APN.
En la parte de configuración de los APN se puede configurar  el tipo de esquema de facturación que puede ser, PRE-PAGO  o POS-PAGO, en parte se encarga del QoS aunque el SGSN es el encargado principal, además de aplicar políticas y reglas de navegación en base a los datos transmitidos/recibidos por los celulares, finalment asigna la  IP para uso del terminal dependiendo del APN solicitado.
En pocas palabras podemos concluir.
El SGSN se encarga en parte de la  movilidad del celular además de dar acceso a la red de datos móviles, de autenticar  y asignar la calidad del servicio a utilizar en cada terminal, se encarga de proveer la salida a la PDN dependiendo del APN, asi como de la parte de facturación y aplicación de políticas y reglas de navegación.

miércoles, 18 de julio de 2012

INTERFERENCIA RED WIFI " INSSIDER"


Canales empleados en las redes Wifi

La comunicación WiFi se establece con 14 canales,  cada canal ocupa 22 MHz de ancho de banda.

Tabla 1 Canales IEEE 802.11b/g Wifi

Banda
 Frecuencia
 Canal
2.4GHz 
2412.0 MHz
1
2.4GHz 
2417.0 MHz
2
2.4GHz 
2422.0 MHz
3
2.4GHz 
2427.0 MHz
4
2.4GHz 
2432.0 MHz
5
2.4GHz 
2437.0 MHz
6
2.4GHz 
2442.0 MHz
7
2.4GHz 
2447.0 MHz
8
2.4GHz 
2452.0 MHz
9
2.4GHz 
2457.0 MHz
10
2.4GHz 
2462.0 MHz
11
2.4GHz 
2467.0 MHz
12
2.4GHz 
2472.0 MHz
13
2.4GHz 
2484.0 MHz
14



El estándar IEEE 802.11b/g permite solo tres canales no interferentes espaciados 3MHz. la Figura 1 muestra gráficamente la disposición de canales y espaciado entre estos resaltando los canales no interferibles.

 Figura 1 Canales No interferibles y anchos de banda

Es necesario “ver”  la asignación de canales usados por los ESS y BSS existentes  geográficamente cercanos, con el fin de analizar si estos están solapados o no,  usando el software InSSider

Procedimiento de  escogencia de canal


Al instalar una red WiFi se debe asegurar que no existen otros ESS trabajando en el mismo canal, para lograrlo se usan analizadores de espectro como 

A continuación se propone un procedimiento para realizar la instalación de una red WiFi  libre de interferencias,  este consta de 4 pasos, ilustrados en el diagrama de flujo 1. 




Diagrama de flujo 1 pasos para instalación de una red WiFi


Sin embargo es posible que no se pueda acceder en la zona a un canal no interferible, ya  que pueden existir redes WiFi que estén ocupando los canales no interferibles 1, 6 y 11,  e incluso pueden existir otras redes que usen otros canales que se solapen parcialmente, en este caso debemos buscar un canal donde el impacto de este solapamiento sea mínimo, la cuantificación de este impacto se ilustra en este mismo documento.

 Materiales

Para poder cuantificar experimentalmente la disminución de  la tasa de transferencia de archivos en redes WiFi, que comparten un mismo canal, se realizó un montaje con los siguientes elementos.

A.     Software

El software empleado fue inSSider  esta  utilidad de uso libre, permite “ver” los ESSID de las redes inalámbricas que se encuentren en la zona, muestra gráficamente los  canales  usados el solapamiento de las señales, además muestra la intensidad de trasmisión. inSSider realiza la función de analizador  espectro de espectro usando como hardware la tarjeta de red inalámbrica.

B.     Hardwarwe

Las pruebas se realizaron  un computador portátil  HP TouchSmart TX2 2010 con tarjeta Wireless LAN 802.11a/b/g/n y tecnología Bluetooth
Otras especificaciones Técnicas de la HP TouchSmart tx2 son:
  • Procesador AMD Turion™ X2 RM-77 Dual-Core
  • Memoria de 3072MB DDR2 a 800MHz
  • Disco Duro de 320GB SATA a 7200RPM
El router usado fue un NetGear WGT624

Internet/WAN:
- 10/100 Mbps (auto-sensing) Ethernet, RJ-45

LAN:
- 4 ports 10/100 Mbps (auto-sensing) Ethernet, RJ-45

Wireless:
-Network Speeds: 1, 2, 5.5, 6, 9, 11, 12, 18, 24,36, 48, & 54 Mbps (auto-rate capable) 108 Mbps (Static and Dynamic)
-Modulation Type: OFDM with BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, DBPSK, DQPSK, CCK
- Frequency Band: 2.4GHz,  Standards Capability: 802.11g and 802.11b - Antenna: 2 dBi attached

C.     Escenario de Pruebas


Para las pruebas se decidió usar un escenario totalmente real, de variables no controladas, el escenario de pruebas fue el característico escenario encontrado en  muchos sitios residenciales donde existen varias redes WiFi, cada una con su propio ESSID  que convergen en un mismo sitio geográfico, interfiriéndose entre sí.

Se instaló una red de tipo infraestructura entre el portátil y el router.  Se conectó por cable un PC que comparte el archivo a transferir;  un esbozo de la situación se muestra en la  figura 3.

La red de prueba se bautizó con el ESSID RCGCalume,  se configuró el router usando un canal interferido, el canal 11, y otro no interferido, el canal 1. 




D.     Archivo transmitido


Se realizó la transmision de un archivo de tipo pelicula avi, se escoje este tipo de archivo por ser de gran tamaño, ademas tiene  un radio de compresion alto que no permite ser comprimido durante la transmision.  


  Toma de Muestras


El cálculo del valor en dBm en un punto con una potencia P, viene dado por la ecuación (1).




La transmision del archivo de prueba se realizó 10 veces usando el  canal 11 el cual presentaba interferencia de otras redes WiFi,  luego se envio otras 10 veces al mismo archivo usando el canal 1 libre de interferencias,    finalmente,  se promedio se contrasto la tasa de tranferencia para cada caso.


Se escaneó con inSSIDer, la situación de distribución de las redes  cercanas y los canales que usan 






 Configuración de la red de control RCGCalume en canal 11


La figura  muestra que la red RCGCalume “en azul”, está ubicada en el canal  11, y se solapa con la red Veronica ubicada en el canal 10.  En esta situación la tasa de transferencia promedio fue de 384KB/Segundo

La figura muestra que  el canal 1 está libre,  se ubica entonces  el router en este canal, se envía nuevamente  el mismo archivo y  se promedia la velocidad de trasferencia.

Nuevamente  se hace un escaneo con el software inSSIDer, de la nueva situación de la distribución de las redes cercanas en los canales 



Distribución en los canales de las redes cercanas luego del cambio


La figura  muestra que la red RCGCalume “en azul”, esta ubicada en el canal  1, no se solapa ni es interferida por otras redes,  en esta situación la tasa de transferencia promedio de los 10 envíos  fue de 1.93MB//Segundo



Resultados y Discusión


Es posible que no se pueda acceder en la zona a un canal no interferible aunque se use el método propuesto, puesto que pueden existir redes WiFi que ocupen los canales 1, 6 y 11 no entregeribles, un listado de los canales no interferibles y sus solapaminetos con otros canales se muestan en tabla 2.


Tabla 2 canales no interferibles y posibles interferencias

Canal no intergeribe
Posibles interefencias con:
1
2 ,3, 4 y 5
6
2, 3, 4, 5, 7, 8, 9 y 10
11
7, 8, 9, 10, 12,13 y 14.


La trasferencia del archivo en el canal 11 con interferencia de la red “Veronica”, se  muestra que la velocidad de envío del archivo es en promedio de 348KB/segundo,  la unidad de transferencia se da en Mbps (bits por segundo) se realiza el cambio de unidades, expresado en (4).






El consolidado de resultados obtenidos de los envios se ven en la tabla 3.

Tabla 3 Tabla de resultados de trasferencia con y sin interferencia entre los canales.















La tasa de transferencia en canales que se solapan depende del trafico instantaneo como se experimento en otras pruebas, realizadas en laboratorio.