PLANIFICACIÓN E INSTALACIÓN DE REDES WiFi MESH Ver. 1.1 Página 1 de 10
Introducción Por fin es fácil extender el alcance de tu señal wireless en tu hogar y compartirla en un vecindario, complejo de apartamentos o comunidad. De esta forma, con una sola línea ADSL o cable serán muchos los que podrán disfrutar de conexión a Internet por sólo unos euros al mes, ya que se comparten los gastos de la línea entre todos. Este es sólo un ejemplo de las posibilidades que ofrecen las redes inalámbricas en malla o redes mesh, pero hay otras muchas aplicaciones: hoteles, casas rurales, centros comerciales, parques, residenciales, calles enteras, etc. En cuestión de horas podrás desplegar una red de gran cobertura sin tener conocimientos de informática ni de telecomunicaciones. Sólo has de situar nuestros equipos en los lugares adecuados donde quieras disponer de acceso y a navegar! El secreto está en nuestros mini-routers (o nodos) del tamaño de una baraja de cartas que incorporan un potente software para la creacion de redes mesh de manera totalmente automática. La red es escalable y completamente orgánica, es decir, está "viva" y se autoconfigura y actualiza por sí sola, sin necesidad de intervención por parte del usuario. Por fin tecnología wifi mesh al alcance de tus bolsillos! Conecta uno de los nodos al router de tu proveedor de acceso a Internet y coloca el resto en zonas adyacentes de manera que sus áreas de cobertura se solapen entre sí, tal como se muesta en el siguiente diagrama: Terminología Estos son algunos de los términos más utilizados en el despliegue de redes mesh. Familiarízate con ellos con el fin de referirlos adecuadamente: Red: Gateway o puerta de enlace: Repetidor: Nodo: Conjunto de nodos y ordenadores que pueden comunicarse los unos con los otros, en nuestro caso, de forma inalámbrica mediante una red mesh wifi. Se designa así al nodo que está conectado a Internet a través del módemrouter del proveedor de acceso (una línea ADSL o de cable) Es el nodo que repite la señal de los gateways. Nombre genérico de los routers de Nodalis. Con este nobre se designa tanto a los gateways como a los repetidores. Página 2 de 10
En una red tradicional (como las que puedes ver, por ejemplo, en una oficina) cada ordenador se conecta por cable a un router o concentrador. Las instalaciones de cable suelen ser muy costosas y cablear un complejo de apartamentos para crear una red mallada puede alcanzar un precio prohibitivo. Nuestros routers inalámbricos mesh resuelven este problema extendiendo el área de cobertura wireless a en el exterior y el interior de edificios hasta cientos de metros e incluso kilómetros (usando las antenas apropiadas y con línea de visión entre ellas) SÍ! Planificación A continuación vamos a describir los conceptos básicos a tener en cuenta de cara a la correcta planificación de una red mesh. Seleccionar un proveedor de Internet El primer paso es disponer de conexión a Internet. Por lo general, el proveedor de acceso nos proporcionará un router con varias salidas LAN, alguna de las cuales podemos utilizar para conectar el nodo gateway. Las redes malladas funcionan como la red eléctrica de un país: cuantos más gateways (el equivalente a una central eléctrica), es decir, más conexiones a Internet tenga la red, mayor rendimiento para la conexión, más disponibilidad y menos latencia. Por ejemplo: en la siguiente ilustración puede observarse que la red dispone de dos accesos, lo que garantiza un funcionamiento óptimo: Página 3 de 10
Distribución de conexiones a Internet Si sólo disponemos de un punto de acceso a Internet para toda la red mesh, deberá estar lo más centrado posible en la red. Los nodos repetidores se han de distribuir de manera que el número de saltos (hops) entre ellos sea igual o menor a 3. El motivo es que el rendimiento o la velocidad de conexión disminuye a medida que la información "salta" entre los diferentes repetidores hasta el gateway. Lo ideal por tanto es situar los nodos de manera que exista un solo salto entre ellos, tal como puede apreciarse en la siguiente figura, que ilustra una instalación típica en el interior de un edificio: Otra opción pasa por tener en cuenta la similud que hacíamos anteriormente de una red mesh a la red eléctrica de una nación: disponer de varias conexiones ADSL o cable. De hecho, a menudo es mejor disponer de múltiples conexiones ADSL con poco ancho de banda que una sóla conexión ADSL con mucho ancho de banda. De esta forma, si una de las conexiones ADSL cae, las otras pueden seguir dando servicio Página 4 de 10
Determinación del número de nodos La respuesta a esta pregunta dependerá de las necesidades particulares de cada caso. Por poner un ejemplo: no es lo mismo desplegar una red mesh en un complejo de chalets que en un complejo de apartamentos, ya que la distribución de señal es fundamentalmente horizontal en el primero y vertical en el segundo. Como norma general, en urbanizaciones de tamaño mediano, con un nodo por cada 4-6 apartamentos y una sola conexión a Internet es más que suficiente para lograr un resultado satisfactorio. En urbanizaciones de casas aisladas, un nodo por casa debería ser suficiente, aunque si la casa es grande quizá sería conveniente añadir algún nodo adicional. En la siguiente captura de pantalla se refleja un cálculo típico para la determinación del número de nodos necesarios para una instalación en un pueblo pequeño: Otro factor a tener en cuenta es la disipación de la señal wireless en función de los materiales de construcción empleados y la ubicación de los nodos bien en el exterior o el interior de los edificios. Este aspecto se trata en el siguiente apartado. Planificación para instalaciones de exterior De nuevo, como en el caso anterior, la instalación más apropiada dependerá de las condiciones concretas del proyecto que tengamos planeado. Generalmente, en grandes redes, es necesaria una combinación de instalaciones de exterior y de interior. Teniendo en cuenta que el alcance de radiación de un nodo mesh en espacios abiertos sin obstáculos en la línea de visión oscila entre 200 y 300 metros, el número de equipos a seleccionar en instalaciones de exterior dependerá de la superficie a cubrir. Página 5 de 10
En ocasiones, en particular cuando los nodos se encuentran algo más distanciados, es necesario el empleo de antenas direccionales u omnidireccionales. Aunque un nodo de interior y uno de exterior son básicamente iguales a difencia del precio y de la protección contra la intemperie, un nodo de interior puede adaptarse facilmente para su funcionamiento en el exterior, haciendo uso de una caja estanca y llevando hasta ella la conexión a Internet por cable LAN, si se trata de un gateway o simplemente alimentación eléctrica en el caso de un repetidor. En la siguiente figura puede observarse un nodo diseñado especialmente para condiciones de exterior, frente a un nodo para uso en interiores. Otro uso típico en instalaciones de exterior es cuando desean unirse dos redes mesh muy distanciadas entre sí (dos complejos de chalés, por ejemplo). En este caso es necesario el empleo de dos antenas direccionales tipo planar o yagui. También es habitual cuando se quiere minimizar el número de nodos empleando antenas de mayor ganancia. De todas formas, por lo general las instalaciones de exterior apenas son necesarias en las situaciones más comunes en que se despliegan redes mesh. Por eso, es necesario determinar previamente si las instalaciones de exterior son realmente necesarias en nuestro proyecto particular. El desarrollo de la red es más rápido cuando no es necesario situar nodos en exteriores. Página 6 de 10
En el caso de instalaciones de interior como, por ejemplo, una casa rural de varias plantas, el alcance de la señal oscila entre 30 y 50 metros, dependiendo de los materiales de construcción y el diseño de paredes y muros. Instalación A continuación vamos a destacar algunas consideraciones a tener en cuenta a la hora de la instalación física de la red. La mayor parte de los conceptos que examinaremos ya se han mencionado parcialmente, pero daremos énfasis en los aspectos más importantes. Lo primero: conseguir los nodos Bueno, lo primero realmente es disponer de al menos una conexión ADSL o cable. Después, una vez que hemos determinado nuestras necesidades y la topología de la red, es necesario conseguir todos los materiales que vayamos a necesitar. Los más importantes son, obviamente, los nodos. Pero también podemos necesitar antenas de mayor ganancia, cajas estancas para instalaciones de exterior, cables de red y de corriente, herrajes, canalizaciones, etc. En cuanto a los nodos, puedes obtenerlos directamente de www.nodalis.es. El resto de materiales, los encontrarás sin dificultad en tiendas de electricidad, electrónica y bricolage. Dónde los situamos? Bien... ya tenemos conexión ADSL o cable, los nodos y demás material. Ahora queda la parte más sencilla... situar los nodos en los lugares más adecuados! Así de sencillo! Tomemos como ejemplo la distribución que aparece en del dibujo de abajo, consistente en un complejo de 20 apartamentos y una estancia central. Vamos a utilizar 5 nodos (un gateway y 4 repetidores) El gateway irá conectado por cable LAN al router del proveedor de Internet: en el dibujo aparece representado como. Por otro lado, los repetidores están simbolizados como. Como vemos, la conexión ADSL está situada en la estancia central y las ventajas de esta disposición son Página 7 de 10
obvias: ahorro en servicio de Internet para los residentes y baja latencia debido a que solo hay un salto entre los repetidores y el gateway. Una comunidad de 20 familias con una sola línea ADSL o cable. Los círculos sombreados en verde representan el área de covertura aproximada de cada nodo (en exteriores unos 250 metros). Como podemos osbservar, se trata de una disposición sencilla, de rápido despliegue y totalmente eficiente. Esta distribución es la más recomendable en situaciones similares, no obstante pueden darse circunstancias en las que es necesario tener en cuenta las siguientes observaciones: Recuerda que cuanto más central sea el gateway (el nodo que tiene la conexión a Internet) mejores serán los resultados debido a que, si por el contrario, el gateway se sitúa en un extremo de la red, los usuarios más distanciados verán considerablemente reducido su ancho de banda disponible y la latencia será mayor, ya que los paquetes de información han de "saltar" entre más nodos repetidores. Se ha de procurar que el número de saltos o hops sea como mucho de 4. Asegúrate de que los nodos repetidores estén lo más próximos posibles a los gateways. Esto facilitará el que se cree una conexión sólida entre ambos. En exteriores, una distancia entre 100 y 200 metros en suficiente. En interiores, entre 30 y 50 metros es un valor adecuado. Esto es muy importante! Podemos asemejar el área de covertura con las antenas que traen por defecto los nodos a una esfera de unos 200 metros de radio (en exteriores) En redes con muchos nodos, asegúrate que se solapan estas áreas entre sí. Por qué? Pues porque de esta manera se favorecerá la creación de una red mallada como tal. Es decir, si uno de los nodos cae por cualquier motivo (fallo eléctrico, bloqueo del firmware, daño físico, etc) otro nodo adyacente retomará sus funciones de manera totalmente transparente al usuario, que no verá alterada su conexión en ningún momento. Lo mismo que lo mencionado en los apartados anteriores se ha de tener en cuenta cuando la distribución del área de covertura ha de realizarse en vertical (por ejemplo en un edificio de apartamentos o en un hotel) La conexión ADSL ha de estar (si es posible) lo más centrada verticalmente posible. En ocasiones, debido a que no puede minimizarse el número de nodos debido a la atenuación de señal provocada por los materiales de construcción de los edificios, será necesario situar nodos adicionales, por ejemplo en cada planta. Si la instalación va a realizarse en un edificio u hotel o complejo residencial que dispone de alojamientos para instalaciones auxiliares, es altamente recomendable situar los nodos en esos espacios por diversos motivos: es un lugar común de fácil acceso y mantenimiento, no es necesario "molestar" a los vecinos o usuarios del edificio y por lo general pueden situarse rápidamente, ya que en esos lugares suele disponerse de alimentación eléctrica y todas las canalizaciones necesarias para, por ejemplo, llevar la conexión ADSL. Puesta en servicio Muy importante: Los routers o nodos de Nodalis se han de conectar mediante cable LAN al router del proveedor de acceso a Internet ANTES de darles alimentación eléctrica y hemos de esperar en ocasiones hasta una hora hasta que la red está completamente configurada y operativa. Por qué? Porque el firmware (el sistema operativo interno) de cada nodo ha de realizar sus ajustes y configuración de forma totalmente autónoma antes de prestar su servicio. Esto sólo ocurre la primera vez que se conectan, es decir, en la puesta en marcha. Después, todo funcionará de manera fluida y sin complicaciones en cuestión de minutos. Página 8 de 10
Asegúrate dónde sitúas físicamente los nodos. No es mala idea anotar la MAC o número de serie de cada equipo junto al lugar donde lo hemos instalado. De esta forma, si un nodo en concreto falla, podremos acudir con facilidad a él, pues sabremos dónde lo tenemos instalado. Una herramienta muy potente para realizar esto es el panel de control de Nodalis (dashboard.nodalis.es) del que hablaremos más adelante. También podemos anotar cualquier otra información que nos permita identificar los nodos utilizando un bolígrafo o rotulador indeleble y escribiendo en la carcasa de cada uno de ellos. Test inicial El nodo, una vez conectado, ejecutan un testeo inicial consistente en una instrucción interna que busca los gateways a su alrededor de forma que pueda establecer un enlace sólido con ellos. El led verde marcado con WLAN empezará a parpadear si después de 4-5 minutos el nodo repetidor ha conseguido enlazar con un gateway o nodo repetidor adyacente. Si no ocurre esto, es porque estamos demasiado lejos y será necesario situar el nodo más cerca de un gateway o repetidor que estén funcionando. Probando la red La manera más fácil de probar la red es conectándose a ella utilizando un portátil en cada estancia de la casa, apartamento o espacio dentro del área de cobertura de los nodos y empezar a navegar por Internet. Recuerda que una vez instalado adecuadamente los nodos gateway y repetidores, la red necesita un tiempo para autoconfigurarse, por lo que no concluya precipitadamente que algo anda mal si no obtiene acceso a Internet en los primeros minutos. Espere al menos una hora antes de empezar a navegar. Otra forma de comprobar el correcto funcionamiento es utilizar herramientas como Netstumbler (www.netstumbler.com) que permiten ver el alcance de la señal de cada nodo. Página 9 de 10
Por otro lado, comprobará que todo está adecuadamente configurado viendo el estado de la red en tiempo real en la página que le proporciona Nodalis o utilizando, si lo desea, nuestra herramienta de control Nodalis Dashboard (dashboard.nodalis.es) Una vez que todo está OK, ya puede empezar a disfrutar al máximo de su red mesh y de todas sus ventajas. Página 10 de 10