Sistemas WiFi


WiFi como tecnología apropiada para los países en desarrollo

Con la tecnología IEEE 802.11, popularmente llamada WiFi, se ha dado un fenómeno de apropiación por parte de los países en vías de desarrollo. La carencia de infraestructuras de comunicación apropiadas para las comunicaciones de datos, incluso en los núcleos urbanos de muchos países, ha dado lugar a numerosas experiencias de adaptación de WiFi para distribuir el acceso a Internet con la mayor cobertura posible en exteriores. Para que esto haya sucedido, se dan varias ventajas importantes inherentes a WiFi: hay mucho equipamiento a costos muy reducidos, suele ser de muy bajo consumo y emplea una banda de frecuencias de uso libre, aunque con ciertas restricciones.

Adaptación de la capa MAC

WiFi es una tecnología que nació originalmente concebida para redes locales inalámbricas. La capa de acceso al medio (MAC) de IEEE802.11 presenta importantes limitaciones en enlaces largos que deberán ser tenidas en cuenta, limitando las distancias entre las estaciones a centenas de metros.

Sin embargo, trabajos realizados por otros grupos de investigación como el Digital Gangetic Plains (DGP) en India, o el Technology and Infraestructure for Emerging Regions (TIER) en Estados Unidos, han demostrado que se pueden realizar enlaces PtP (punto a punto) de varias decenas de kilómetros sobre hardware WiFi obteniendo prestaciones razonables. Ambas aproximaciones se basan en reemplazar el protocolo CSMA/CA del MAC por un protocolo TDMA. Estas soluciones permiten subsanar fundamentalmente dos problemas: por un lado evitan las ineficiencias inherentes al hecho de usar CSMA/CA en largas distancias, y, por otro, evitar las interferencias internas en un nodo IEEE 802.11 con múltiples interfaces. Sin embargo, también introducen graves problemas de incompatibilidad con otros dispositivos existentes en el mercado que se basan en WiFi, al romper completamente con el estándar WiFi basado en CSMA/CA.

En EHAS hemos dado un enfoque diferente a la problemática de adaptar WiFi a largas distancias. Trabajos de investigación realizados previamente por nuestro grupo han demostrado que mediante determinados ajustes de los parámetros en la capa MAC de IEEE 802.11, se pueden realizar enlaces tanto en PtP como punto a multipunto (PtMP) de varias decenas de kilómetros obteniendo prestaciones similares o mejores a los casos anteriores de DGP y TIER, al tiempo que se mantiene la compatibilidad con otros equipos WiFi del mercado. El ajuste consiste en, más allá de lo que permite el estándar, modificar los parámetros ACKTimeout y SlotTime, de forma que ambos sean superiores al doble del máximo tiempo de propagación entre las estaciones involucradas.

Estos resultados han sido utilizados por la Fundación EHAS para el despliegue de redes WiFi extensas de banda ancha en zonas rurales y aisladas, obteniendo resultados muy satisfactorios con distancias de hasta 105km. Un importante requisito de estos enlaces, no siempre sencillo de conseguir, es la necesidad de línea de vista entre ambos extremos.

Arquitectura Mesh

Los sistemas Wi-Fi pueden funcionar en modo Ad-Hoc, lo cual convierte a esta tecnología en apropiada para las redes Mesh. Las redes Mesh son una opción muy interesante para nosotros ya que no necesitan de ninguna infraestructura de comunicaciones, esto es, los nodos se pueden conectar a sus vecinos de manera inmediata con el único requisito de verlos, y pueden comunicarse con otros nodos no contiguos o con otras redes usando a estos nodos como repetidores intermedios. Esto reduce aún más el precio de las infraestructuras de comunicación debido a que los propios terminales de usuario permiten por ellos mismos extender el dominio de la red.

Prototipo Router WiFi

El hardware Wi-Fi necesita mucho menos consumo que los equipos VHF-HF. Usando equipamiento hardware Wi-Fi y optimizando su consumo por varias vías, es posible fabricar nodos compactos autónomos que incorporen un subsistema solar de energía, eliminando así cualquier restricción con respecto a fuentes de energía. Como consecuencia de nuestra investigación en esta tecnología hemos obtenido un primer prototipo de nodo solar inalámbrico mesh basado en placas x86, funcionando con nuestra propia distribución de Linux. Esta primera versión ha sido usada para implementar una red WiFi en Cusco (Perú). Los enlaces inalámbricos PtP llegan hasta 42km en esa red, obteniéndose un throughput de 3.5Mbps en modo g. También hemos verificado experimentalmente la obtención de 1.2Mbps en un enlace de 84 km en selva en Colombia corriendo a la velocidad de 2M en modo 802.11b.

© Copyright Enlace Hispano Americano de Salud - Designed by Pexeto