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#1 09-12-2014 02:12:27

kcdtv
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Calcular el alcance máximo teórico de nuestras conexiones wifi

Calcular el alcance máximo teórico de nuestras conexiones wifi*

* Basado en el tema de M1ck3y : Calcul de la portée théorique d'équipements Wifi (antenne, routeur...) publicado en www.crack-wifi.com




wificalcul.jpeg



  Muchas veces se pregunta : "¿De cuantos metros/kilómetros es el alcance de tal o tal dispositivo wifi?"; con la idea de conectarse a una fuente algo distante.
Pregunta a la cual es muy difícil poder dar una respuesta precisa porque el alcance depende de múltiples factores.

  Lo primero es conocer las características técnicas del material utilizado, sobre todo la sensibilidad en recepción  y la potencia de emisión.
Se ha de tomar en cuenta las características del dispositivo utilizado como punto de acceso (que emite la red) y también las características del dispositivo utilizado como cliente (que se conecta a la red).
Las antenas juegan un papel muy importante también. Tenemos que saber cual es la ganancia de nuestras antenas, tanto del lado cliente que del lado station.
Pueden intervenir perdidas debidas a la longitud de los cables, conectores, y se han de integrar en nuestra evaluación.
Todo esto no es complicado ya que se trata de datos técnicos a analizar.
Más difícil de modelizar : el entorno. Y es fundamental. Los eventuales obstáculos (paredes, arboles, colina etc..) entre dispositivos van a atenuar drásticamente la señal.
Además de los obstáculos "fiscos y visibles", intervienen todos tipos de interferencias que desagradan nuestras señales...
Y intervienen otros factores,  como el clima ( por tiempo de lluvia la propagación de las ondas electro-magnéticas constitutivas de una señal wifi es menor que por buen tiempo ) o la altitud ( mas se sube en altitud y menos denso es el aire, lo que mejora la propagación de las ondas wifi )
   
 
  Podemos dar una respuesta a nivel teórico, es decir : cual sería el alcance máximo teniendo una visión directa entre dispositivos ; sin ningunos obstáculos y/o interferencias. 
Obviamente nunca se alcanzara este máximo teórico debido a los factores evocados anteriormente.

  Vamos a ver una formula, derivada de la ecuación de Friis, que permite calcular este alcance máximo teórico.


          [t1 + t2 + r1 - ( r2 )] / 20
r= 10^
      ----------------------------------
      41.88 x F

   

 
Dónde :

  • - r = Alcance teórico en kilómetros.

  • - t1 = Tx power : Nivel de potencia en emisión calculado en dBm.

  • - t2 = Ganancia antena Tx (emisión) : Nivel de ganancia de la antena para emitir señal, expresado en dBi.

  • - r1 = Ganancia antena Rx (recepción) : Nivel de ganancia de la antena pera recibir señales expresado también en dBi.

  • - r2 = Sensibilidad Rx (recepción) : Valor negativo en dBm

  • - F = Frecuencia en MHz ( podemos usar el valor 2437 MHz que corresponde al canal 6, es decir la frecuencia media en 802.11 b/g/n - 2.4 GHz)



  Se necesita hacer el calculo dos veces : Una vez para el cliente y otra vez para el Punto de acceso.
Porque cada uno es en el proceso de comunicación inalámbrica  a la vez en situación de enviar y en situación de recibir paquetes.
El valor inferior sera el empleado para definir el alcance máximo teórico de nuestra conexión.

  Nada mejor que un ejemplo concreto para entender como funciona...
...Vamos a aplicar la formula suponiendo que disponemos del material siguiente :
 
  * Para hacer de cliente : Tenemos una Alfa Network AWUS036H y consideramos que su potencia esta limitada a 100mw ( máximo legal  en vigor en España ) lo que equivale a 20 dBm. Además cambiamos su antena de origen por una Antena parabólica de rejilla de 24 dBi. Ya tenemos algo de bien consecuente para hacer enlaces a larga distancia.

  * Para hacer de Punto de Acceso : Usamos un Loopcomm LP-8616C / 150 Mbps, es decir un router de entrada de gama pero con buenas características y usaremos la antena 5 dBi de la Alfa en lugar de la de origen ( 2 dBi).





  Calculo 1, la Awus036h emite, el LP recibe

          [20 + 24 + 5 - ( -90 )] / 20
r = 10^                                        = 87 Kms
      ----------------------------------
      41.88 x 2437

Calculo 2 , el loopcomm LP emite, la Awus036h

          [20 + 5 + 24 - ( -96 )] / 20
r = 10^                                        = 173 Kms
      ----------------------------------
      41.88 x 2437



  Es cuando el router emite que obtenemos el alcance máximo. Esto se debe a que hemos fijado la potencia al máximo legal (20 dBm)  y que cuando el router emite estamos gozando del nivel de sensibilidad muy alto de nuestra tarjeta USB Alfa.
Tenemos por lo tanto una alcance máximo de 87 km ( el valor menor) para nuestra pareja Alfa-Loopcomm
Nunca podremos alcanzar estos 87 km en la realidad  por lo explicado antes : Este máximo se define en un entorno imaginario perfecto, sin ningunos obstáculos y sin ningunas interferencias. No obstante es útil para hacerse una idea.

  Una vez calculado este máximo teórico podemos dar un valor empírico más realista si dividimos este máximo por cuatro.
Este valor de 4 es totalmente empírico. Pero parece una buena estimación según M1ck3y ( y a mi también me lo parece) quien realizó varios enlaces a larga distancia.
Siguiendo esta regla arbitraría podriamos realizar una conexión a más de 20 kilómetros con nuestros equipos.

   ¡Ojo! Hablamos de una conexión muy lenta ya que usamos la sensibilidad máxima que corresponde a una tasa de transmisión de 1Mbps.
Para una conexión más concorde con nuestras necesidades deberíamos tomar el valore en sensibilidad de cada uno de los dispositivos con una tasa de transferencia de 11 Mbps (máximo en modo b ).
  En nuestro caso tendríamos alrededor de -85 dBm para el adaptador Alfa y alrededor de -80 dBm para el router loopcomm. Hay que tomar en cuenta que las potencias de emisión cambian según estemos en en b, g o n por si queremos tener mas tasa de transferencia. 
Si buscamos una conexión con cierto nivel de prestaciones ( algo satisfactoria con unos 11 Mbps ), tendríamos 27 km de máximo teórico.
Dividimos estos 27 km por cuatro para tener un valor más realista; y esto nos da más de 5km con una tasa de transferencia de 11Mbps.       
 
  Este tipo de cálculos es interesante si no sabemos muy bien que antena elegir para un enlace a larga distancia. 
O para saber si una instalación existente tiene un comportamiento conforme a las características del material utilizado en términos de ancho de banda realmente disponible y de calidad de la señal.
Podemos constatar fácilmente mirando la formula que el alcance máximo es dos veces menor cuando se usa la banda 5 Ghz respecto a la 2.4 Ghz. Ya que un señal emitido en 5 Ghz tiene menos alcance de por si y además su señal se degrada mas rápidamente al encontrar obstáculos.   


  Fuentes para la formula utilizada anteriormente : Figuring out wireless transmission distance


Para concluir este post, soñamos un poco y imaginamos que disponemos :

  * De un adaptador Awus036h y que podemos usar toda su potencia (en Bolivia es legal) de 1000 mW, o sea 30 dBm, y que además tenemos una Grid de 30 dBi ( existen, miden varios metros y pesan decenas de kilos, pero existen )

  * De un router de alta potencia Alfa Network AIPW525H Powermax 2 (Tx power hasta 28 dBm, sensibilidad hasta -96 dBm) al cual conectamos otra grind monstruosa de estas. (ya que soñamos no vamos a usar una yagi )

  Aplicamos la formula y ...  ¡Se obtiene un alcance máximo teórico superior a los 15000 Kms! Dividiendo por cuatro para tener una estimación más realista somos aún a más de 3000 km. smile

  Así que si quieres inscribir tu nombre en el guiness book y destronar al actual récord ( parece que sigue siendo de 382 km en Venezuela )   "solo" tienes que encontrar unos lugares en altitud (preferiblemente en Bolivia para usar legalmente toda la potencia), con dos pilones muy robustos por causa de la curva terrestre y excelentes  GPS para orientar correctamente las antenas.

  ¡Animo y suerte! wink

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