12 de junio de 2011

¿Cómo implementar 802.11n?

Ya llegó para quedarse el estándar para redes wi-fi de alta velocidad 802.11n. En el mercado encontramos dispositivos de acceso tanto para las implementaciones enterprise como hogareñas, y los clientes 802.11n son ya casi un estándar en netbooks, notebooks, tablets y smart-phones.
En la mayoría de los folletos comerciales de estos productos encontramos la referencia a la posibilidad de operar con una tasa de transferencia de hasta 300 Mbps (en realidad el estándar permite que a futuro esta capacidad se extienda a 600 Mbps). Una tasa de transferencia de 300 Mbps nos permite alcanzar throughputs del orden de los 200 a 230 Mbps (half dúplex). Pero para alcanzar ese nivel de performance es necesario tener presentes varios elementos de diseño que afectan seriamente la operación de este tipo de redes.

1. Cómo se llega a los 300 Mbps
El primer punto a considerar es que para alcanzar las máximas tasas de transferencia es necesario reunir varias condiciones de operación que no siempre se dan:
  • La cantidad de cadenas de bits que pueden establecerse simultáneamente.
    802.11n opera con MIMO, y para alcanzar los 300 Mbps es necesario poder establecer al menos 2 cadenas de bits simultáneas. Esto requiere que tanto el access-point como el cliente puedan operar como mínimo en modo 2x2:2.
  • El ancho de canal asignado.
    Los dispositivos 802.11n operan con canales de 20 o 40 MHz. Para alcanzar los 300 Mbps es necesario que tanto los dispositivos de acceso como las terminales soporten trabajar con canales de 40 MHz.
    Este es un punto crítico ya que en la frecuencia de 2,4 GHz sólo se puede establecer un canal de 40 MHz, mientras en en la frecuencia de 5 GHz. se pueden establecer hasta 11 canales.
  • Un conjunto de opciones de operación adicionales.
    La performance de los sistemas 802.11n no depende exclusivamente de la cantidad de cadenas y el ancho de canal; es necesario soportar un conjunto adicional de características, entre las que tienen mayor importancia la opción de SGI (Short Guard Interval) y la de agregación  de tramas (AMPDU/AMSDU).
Estos temas los he tratado de modo un poco más detallado en un post anterior: La tasa de transferencia de 802.11n, por lo que recomiendo su lectura.

2. El hardware utilizado
En términos generales, actualmente hay 2 tipos de dispositivos (access point y clientes) disponibles en el mercado:
  • Los que operan exclusivamente en la frecuencia de 2,4 GHz.
    Son los que se definen como b/g/n o simplemente g/n.
    Mantienen compatibilidad de operación con los sistemas 802.11b y 11g.
    Pueden utilizar para la operación hasta 3 canales diferentes de 22 MHz, pero sólo 1 canal de 40 MHz. Por este motivo son apropiados únicamente para implementaciones hogareñas o de pequeñas oficinas, o redes corporativas que no requieren altas tasas de transferencia.
  • Los que operan en ambas frecuencias: 2,4 y 5 GHz.
    Son los que se definen como a/b/g/n o a/g/n.
    Mantienen compatibilidad de operación con sistemas 802.11a, 11b y 11g.
    Si bien mantienen la limitación de 1 canal de 40 MHz en la frecuencia de 2,4 GHz, pueden operar hasta en 11 canales de 40 MHz diferentes en la frecuencia de 5 GHz.
    Es el tipo de dispositivos que se recomienda para redes corporativas o de envergadura mediana o grande.
3. El framework de seguridad adoptado en redes 802.11n
En redes inalámbricas 802.11 hay 3 modelos de seguridad básicos (sobre los cuales se pueden hacer variaciones): WEP, WPA y WPA2. Todos los dispositivos 802.11n disponibles en el mercado ofrecen al menos dos de estos modelos: WEP y WPA2, que son los que establece el estándar.
Sin embargo, al momento de elegir el esquema de seguridad a implementar hay que tener tener presente un detalle muchas veces ignorado: para poder operar con tasas de transferencia por encima de los 54 Mbps es necesario dejar la red abierta o implementar WPA2.
Cuando en dispositivos 802.11n se utiliza un modelo de seguridad que no es WPA2 automáticamente se deshabilitan las tasas de transferencia superiores a los 54 Mbps.

Modelos de implementación recomendados:
Estas características del estándar 802.11n hace que no toda implementación pueda alcanzar los famosos 300 Mbps que promete el estándar. A partir de esto, hay 2 modelos básicos que se pueden considerar:
  • Redes 802.11n hogareñas
    En redes hogareñas o de pequeñas oficinas (un único AP), podemos utilizar equipos que sólo operan en la frecuencia de 2,4 GHz con canales de 40 MHz. ya que no requerimos de múltiples canales para trabajar.
    Si el requerimiento de seguridad es bajo, podemos apelar a no publicar el SSID y limitar la cantidad de terminales que se pueden conectar a la red.
    Si el requerimiento de seguridad es más importante, aplicar entonces WPA2 con encriptación AES.
    Es ideal deshabilitar el modo de compatibilidad con dispositivos 11b/g. Sin embargo, se puede dejar habilitado el modo de compatibilidad con dispositivos 802.11g para permitir la conexión de terminales con clientes que no soportan conexiones 11n; pero en este caso se debe tener presente que cuando se conecte un dispositivo 11g va a afectar la performance general de la red.
  • Redes 802.11n enterprise
    En redes corporativas o grandes, es aconsejable utilizar access-points de radio dual (2,4 y 5 GHz) de modo que podamos aprovechar a fondo una red de alta velocidad.
    La sugerencia es dejar la compatibilidad con dispositivos 11b/g habilitada en la radio de 2,4 GHz., con canales de 20 MHz. De esta forma tenemos una red de baja velocidad, con múltiples canales (3 canales) con soporte para dispositivos legacy. Los dispositivos pre-802.11n tienen siempre radio de 2,4 GHz, ya que en el caso más avanzado soportan 11a/b/g.
    Deshabilitar la compatibilidad con dispositivos 11a en la radio de 5 GHz., de modo que opere exclusivamente con clientes 11n. Así tenemos una red de alta velocidad con múltiples canales en la frecuencia de 5 GHz. Para esto, hay que prever además que las nuevas terminales sean todas 11a/g/n (para que puedan operar en 5 GHz). Si esta red requiere encriptación, aplicar WPA2 para preservar la performance.
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Oscar Gerometta
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1 comentario:

  1. Excelente aporte, no manejaba el tema de la seguridad en 802.11n, no sabia que WPA2 ayudaba a mantener las altas tasas de transferencia. Gracias Oscar

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