Optimización de Enlaces WiFi de Larga Distancia: Alineación, Potencia y Tiempos de Propagación

Requisitos para un Enlace de Larga Distancia

• Alineación de Antenas
• Banda de 5 GHz
• Tiempos de Propagación

Consideraciones Clave

Mejora del Presupuesto de Potencia

• Aumentar la potencia de transmisión
• Aumentar la ganancia de las antenas
• Disminuir las pérdidas en los cables de antena
• Mejorar la sensibilidad del receptor

Alineación de Antenas: Consideraciones Básicas

• Cuando se tiene línea de vista directa
• Cuando no se tiene línea de vista directa
• Uso de kits de alineación de bajo costo

Para alinear las antenas se requieren dos equipos de trabajo, uno en cada extremo del enlace y dotados de algún medio de comunicación (como teléfono celular o radio).

Herramientas Necesarias

• Radio de dos vías o teléfono celular
• Notebook con software para medir la intensidad de la señal
• Radios WiFi con cables y antenas
• Network Stumbler (para medir la potencia de la señal)
• Prismáticos (para medir el ángulo de elevación)
• Arnés y correa de seguridad (para instalaciones en altura)
• Casco de seguridad, guantes y lentes oscuros

Preparación Previa

Antes de ir al campo, es imprescindible:

• Configurar ambos extremos del enlace y verificar la comunicación
• Probar el software de medición de señal
• Verificar la transferencia de archivos entre extremos
• Revisar conectores, cables, antenas y elementos de sujeción

Procedimiento de Alineación

1. Instalar las antenas en sus soportes
2. Alinear visualmente y conectar a los radios
3. Optimizar la alineación rotando la antena transmisora lentamente mientras se mide la señal recibida

Optimización de la Alineación (Un Extremo a la Vez)

1. Dejar fija la antena en el punto A y rotar la antena en el punto B hasta obtener el máximo de señal
2. Fijar la antena en B
3. Repetir el proceso dejando fija la antena B y rotando la antena A
4. Ajustar la tuerca de sujeción de la antena A
5. Repetir el procedimiento con la antena receptora

Falsos Máximos

Algunas antenas tienen lóbulos laterales que pueden inducir a error. Para evitarlo:

• Realizar un barrido amplio para identificar el lóbulo principal
• Comparar la intensidad de la señal recibida con los cálculos teóricos

Conceptos Clave

• Azimut: Posición horizontal de la antena respecto al norte (en grados)
• Elevación: Inclinación del haz de señal (en grados)

Alineación sin Línea de Vista Directa

Además de lo anterior, se necesita:

• Brújula o teodolito
• Dispositivo GPS
• Software como Radio Mobile

Recordar que los mapas indican el rumbo geográfico, pero en campo se usa el rumbo magnético. La declinación varía con el lugar y el tiempo. Los GPS indican ambos rumbos. Utilizar mapas con curvas de nivel y programas como Google Earth para calcular rumbos y detalles topográficos.

Para una alineación precisa, usar un generador de señales en un extremo y un analizador de espectros en el otro, maximizando la señal recibida.

WiSpy (Metageek)

Dispositivo USB de bajo costo que, con un pigtail y software, emula un analizador de espectro.

Tiempos de Propagación

El protocolo 802.11 requiere un acuse de recibo (ACK) por cada paquete enviado. Los tiempos previstos para recibir el ACK son insuficientes para enlaces de larga distancia.

Soluciones

• Usar el modo ad hoc (sin ACK)
• Aumentar el tiempo de espera por el ACK
• Modificar el mecanismo de acceso al medio (sin ACK)

OpenWRT permite aumentar el tiempo de espera por los ACK. La solución del grupo TIER consiste en sustituir CSMA/CA por TDMA, mejorando el rendimiento independientemente de la distancia.

Cambios Propuestos por el Grupo TIER

1. Modificaciones al driver 'madwifi' para desactivar ACK y detección de portadora
2. Implementación de un nuevo mecanismo de enrutamiento con ventanas deslizables y TDMA
3. Instrumentación de un sistema selectivo de recuperación de pérdidas con FEC

Banda de 5 GHz

La zona de Fresnel es menor, permitiendo mástiles más bajos. Las pérdidas en los cables son mayores, por lo que deben ser cortos. La absorción en árboles y lluvia también es mayor.

Aspectos Clave a Recordar

• WiFi es efectivo para enlaces de larga distancia sin interferencias
• Es imprescindible línea de vista y despeje del 60% de la primera zona de Fresnel
• Usar instrumentos para alinear antenas sin línea de vista
• Modificar el tiempo de espera para los acuses de recibo en largas distancias
• La modificación del grupo TIER mantiene el rendimiento a grandes distancias

Adaptadores y Pigtails

Se usan para interconectar diferentes cables y dispositivos. Los pigtails reducen el esfuerzo mecánico en conectores pequeños. Es preferible usar cables con las terminaciones adecuadas para evitar puntos de falla y atenuación.