implementacion de una red inalambrica

7/30/2019 Implementacion de una red inalambrica

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I

Universidad Autnoma De

Tamaulipas

Facultad De Ingeniera Y Ciencias

Ingeniero en Telemtica

Seminario De Investigacin I

Estudio y diagnstico para la implementacin de una redinalmbrica en el Centro de Bachillerato Tecnolgico Industrial

y de Servicios N 119 de Cd. Victoria, Tamaulipas


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Siglas Utilizadas

WIFI: Wireless Fidelity

IP: Internet Protocol

MAC: Media access Control

LAN: Local Area Network

PSK: Phase Shift KeyingSSID: Service Set Identifier

WAN: Wide Area Network

WEB: Wired Equivalent Privacy

WLAN: Wireless Local Area Network

WAP: Wireless application Protocol

Mbps: Megabits por SegundoPC: Personal computer

UTP: Unshielded Twisted-pair


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II

TERMINOLOGA USADA

Access Point WIFI (Punto de Acceso o AP): Es el dispositivo que hace de puente entre lared cableada y la red inalmbrica.

Direccin IP (IP Address): Es una serie de 4 bloques de nmeros separados por un puntoque identifica a un equipo dentro de una red., por ejemplo: 80.20.140.56, 192.168.0.30.

Direccin MAC: Es un control de acceso de medios que cada adaptador, cada tarjeta deinterfaz de red, ha grabado en el hardware. Es nico, los puntos de acceso o el router

pueden tener una tabla de estas direcciones y permitir que se conecte nicamente estatarjeta de interfaz de red.

Dispositivo Wi-Fi: Es el dispositivo que incorpora una interfaz que soporta uno de losestndares 802.11, por ejemplo, una PDA, ordenador porttil o de sobremesa, etc.

Full Duplex: Cualidad de los elementos que permiten la entrada y salida de datos de formasimultnea. El concepto est muy relacionado con el campo de las comunicaciones en vivoa travs de la red, ya que indica que se puede or y hablar al mismo tiempo.

IEEE 802.11: Es el estndar que recoge las normativas a seguir para que los equipos, con

el hardware adecuado, puedan comunicarse entre s de forma inalmbrica. De este estndarhay disponibles diferentes versiones, algunas de ellas ya en desuso habiendo sidosustituidas por sus versiones ms modernas. Algunas de estas versiones son la 802.11b, quenos permite enviar la informacin mediante ondas de radio de 2,4Ghz, a una distancia deunos 100 metros y con una velocidad de transferencia de 11Mbps. La versin 802.11gampla la velocidad de transferencia de 11Mbps a 54Mbps. Despus tendramos la versin802.11n que aumenta la transferencia hasta los 600Mbps, mediante el uso de ms antenaspara hacer uso de varios canales, lo que se denominara tecnologa MIMO.

LAN: Una red de rea local, es la interconexin de varios ordenadores y perifricos de no

ms de 100 Metros. Su aplicacin ms extendida es la interconexin de ordenadorespersonales y estaciones de trabajo en oficinas, fbricas, etc., para compartir recursos eintercambiar datos y aplicaciones. En definitiva, permite que dos o ms mquinas secomuniquen por cable o inalmbrico.


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PSK: Claves pre-compartidas: Un mtodo que realiza claves creadas manualmente yestticas, utiliza el que configura la red inalmbrica para identificarse a un Ordenador PSK.Tambin funciona como encriptacin.

Router o enrutador: PC o dispositivo dedicado que se encarga de redirigir o enrutar el

trfico de una red a otra, por ejemplo, de la red local a Internet.

Router WIFI: Dispositivo que integra en un solo equipo las funcionalidades de un puntode acceso WIFI y de un enrutador.

SSID (Service Set Identifier): Es para identificar y nombrar la red WAN. Cuandoactivamos la WLAN en el router, despus configuramos sus parmetros y uno de ellos es elnombre de la red inalmbrica a identificar por nuestros dispositivos (PC y Puntos deAcceso).

WAN: Una Red de rea Amplia (Wide Area Network o WAN, del ingls). Es una red de

Ordenadores gran tamao, generalmente dispersa en un rea metropolitana, a lo largo de unpas o incluso a nivel planetario. La red WAN ms amplia es Internet. Las redes WAN aparte del cable pueden usar sistemas de comunicacin va satlite o de radio.

WEP (Protocolo Equivalente Almbrico): es un cdigo de seguridad usado para codificarlos datos transmitidos sobre una red inalmbrica.

Wifi: Es una abreviatura de Wireless Fidelity, es un conjunto de estndares para redesinalmbricas basado en las especificaciones IEEE 802.11.

WIRELESS: Son dispositivos que soportan comunicaciones inalmbricas, en las que seutilizan modulacin de ondas electromagnticas, radiaciones o medios pticos. Ests sepropagan por el espacio vaco sin medio fsico que comunique cada uno de los extremos dela transmisin.

WLAN (Wireless Local Area Network): es un sistema de comunicacin de datosinalmbrico, muy utilizado como alternativa a las redes LAN cableadas o como extensinde stas. Utiliza tecnologa de radiofrecuencia que permite mayor movilidad a los usuariosal minimizar las conexiones cableadas.

WPA (Acceso Protegido Wi-Fi): es un nivel ms alto de seguridad que el WEP que

combina la codificacin y la autentificacin para crear un nivel inquebrantable deproteccin


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ndice


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I. INTRODUCCIN

El desarrollo actual de la tecnologa cada vez nos presenta nuevos servicios y prestacionesque cubren las necesidades que van surgiendo con el paso del tiempo, creando nuevas

formas de vida y trabajo.

En los ltimos aos, el despliegue de tecnologas inalmbricas ha tenido un crecimientoexponencial. El desarrollo de la sociedad de la informacin y la comunicacin hacontribuido a ello. Entre las nuevas tecnologas desplegadas, sobresalen las comunicacionesmediante telfonos mviles, ordenadores porttiles y otros dispositivos de comunicacininalmbrica.

Las redes inalmbricas de rea local o WLAN se han hecho populares con gran rapidez,

debido a su flexibilidad y servicios que ofrece esta tecnologa. Con la implementacin deestas redes en casas y escuelas, ha sido posible complementar sus redes cableadas ydisponer de un medio distinto para compartir informacin y tener acceso a internet.

Esta investigacin consiste en el estudio de factibilidad y diseo de una red Wi-Fi parabrindar servicios de internet inalmbrico a maestros y alumnos del CBTis 119. Debido aque el uso de internet se ha vuelto cada vez ms necesario en la vida diaria, y al incrementode usuarios con dispositivos que pueden acceder a internet por medio del Wi-Fi tales comocelulares, laptops, tablets, etc., el uso de una red inalmbrica es necesario para poder

explotar mximo el uso de estos dispositivos, y a su vez, brindar un apoyo al personal delplantel al momento de impartir su materia.


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1.2 OBJETIVO

Objetivo General

Realizar el diseo de una implementacin de red inalmbrica en el Centro deBachillerato Tecnolgico Industrial y de Servicios N 119 para brindar servicios de accesoa internet inalmbrico a los alumnos y maestros del plantel.

Objetivo especfico

- Realizar un estudio y diagnstico para el diseo de una implementacin de redinalmbrica en el CBTis 119 para brindar servicios de acceso a internetinalmbrico a los alumnos y maestros del plantel.


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II. Revisin de literatura

2.1 ANTECEDENTES DEL CBTIS 119

El Centro de Bachillerato Tecnolgico Industrial y de Servicios N 119 (CBTis 119) es unainstitucin perteneciente a la DGETI del nivel medio superior. Cuenta con 6 opcioneseducativas que son Soporte y Mantenimiento, Administracin de Recursos Humanos,Programacin, Electrnica, Contabilidad y Construccin.

El C. Enrique Crdenas Gonzlez, gobernador constitucional del estado de Tamaulipas, elda 4 de febrero de 1979, hizo entrega de la institucin al Ing. Jess Morales Gonzlez,Director General de Educacin Tecnolgica Industrial en el pas. Se iniciaron lasactividades acadmicas en marzo de 1979 con 2 especialidades: Tcnico SecretarioEjecutivo y Tcnico en Suelos y Fertilizantes.

Construccin y Equipamiento

La primera y segunda etapa termina con la integracin de laboratorios, talleres, doce aulas,la biblioteca y oficinas administrativas, logrndose su total equipamiento.

Posteriormente se construy la tercera etapa que consisti en cafetera, canchas deportivas,sala audiovisual y laboratorio de idiomas.

En la actualidad el CBTis 119 cuenta con 27 aulas, 2483 alumnos y 150 maestros de loscuales 77 estn en el turno matutino y 73 en el turno vespertino.

En 1992 se compraron las primeras PCs del plantel, que fueron 5 computadoras y unaimpresora. Actualmente la institucin cuenta con 3 laboratorios de cmputo, uno con 24computadoras, otro con 32 y el ltimo con 50. Cada laboratorio tiene los equiposconectados en red a travs de cable UTP y a su vez estn conectados a un servidor quecontiene los programas que sern utilizados por los alumnos durante el semestre.

Misin del plantel

El ms alto objetivo de la escuela es trabajar, formando Bachilleres Tcnicos con alto gradode calidad y competitividad en el desarrollo tecnolgico, en las diferentes especialidadesque ofrece el plantel.

Visin del plantel

El personal del CBTis 119 pretende ser la mejor opcin en la formacin de BachilleresTcnicos para el nuevo milenio.


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2.2 INTRODUCCION A LAS REDES LAN INALAMBRICAS

Las tecnologas inalmbricas de comunicaciones llevan conviviendo desde hace muchosaos, nada menos que desde principios de los 90. Existen varios dispositivos que permiteninterconectar elementos Wi-Fi (es una abreviatura para Wreless Fidelity tambinconocido como tecnologa 802.11) de forma que puedan interactuar entre s. Entre ellosdestacan los routers, puntos de acceso, para la emisin de la seal Wi-Fi y las tarjetasreceptoras para conectar a ordenador, ya sean internas (tarjetas PCI) o bien USB.

Desde hace relativamente poco tiempo, se est viviendo lo que puede significar unarevolucin en el uso de las tecnologas de la informacin. Esta revolucin puede llegar atener una importancia similar a la que tuvo la adopcin de Internet por el gran pblico.

Figura 1.Red Inalmbrica

De una forma callada, las redes inalmbricas o Wireless Networks (WN), se estnintroduciendo en el mercado de consumo gracias a unos precios populares y a unconjunto de entusiastas, mayoritariamente particulares, que han visto las enormesposibilidades de esta tecnologa.

Las aplicaciones de las redes inalmbricas son infinitas. De momento van a crear una nueva

forma de usar la informacin, pues sta estar al alcance de todos a travs de Internet encualquier lugar (en el que haya cobertura).

En un futuro cercano se reunificarn todo aquellos dispositivos con los que hoy contamospara dar paso a unos nuevos que perfectamente podran llamarse Terminales Internet en loscuales estaran reunidas las funciones de telfono mvil, agenda, terminal de vdeo,reproductor multimedia, ordenador porttil, etc.


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Algunas caractersticas de las redes inalmbricas son:

Movilidad: permite transmitir informacin en tiempo real en cualquier lugar de laorganizacin o empresa a cualquier usuario. Esto supone mayor productividad yposibilidades de servicio.

Facilidad de instalacin: al no usar cables, se evitan obras para tirar cable por

muros y techos, mejorando as el aspecto y la habitabilidad de los locales, yreduciendo el tiempo de instalacin. Tambin permite el acceso instantneo ausuarios temporales de la red.

Flexibilidad: puede llegar donde el cable no tiene acceso, superando mayor nmerode obstculos, llegando a traspasar paredes. As, es til en zonas donde el cableadono es posible: parques naturales, reservas o zonas escarpadas.

2.2.1 MEDIOS DE TRANSMISION INALAMBRICA

Microondas Terrestres

Por lo general se utilizan antena parablica de aproximadamente 3 metros de dimetro,tienen que estar fijadas rgidamente. Este emite un estrecho haz que debe estarperfectamente enfocado con la otra antena, en este caso receptor.

El uso principal de este tipo de trasmisin se da en las telecomunicaciones de largasdistancias, se presenta como alternativa del cable coaxial o la fibra ptica.

Microondas Por Satlite.

La que hace bsicamente es retransmitir informacin, se usan como enlace de dostransmisores/receptores terrestres denominados estacin base. El satlite funciona como unespejo donde la seal rebota, su principal funcin es la de amplificar la seal corregirla yretransmitirla a una o ms antenas.

Espectro Infrarrojo (IR)

Los infrarrojos son tiles para las conexiones locales punto a punto, as como paraaplicaciones multipunto dentro de un arrea de cobertura limitada, ejemplo: una habitacin.

Son muy utilizadas en aplicaciones LAN verticales (Ejemplo: inventario de almacn),clientes conectndose en grandes reas abiertas, impresin inalmbrica y la transferencia dearchivos.


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Ondas De Radio.

Las ondas de radio son fciles de genera, pueden viajar distancias muy largas y penetraredificios sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la comunicacin tanto eninteriores como en exteriores. Las ondas de radio tambin son omnidireccionales, lo que

significa que viaja en todas las direcciones desde la fuente, por lo que el transmisor y lereceptor no tiene que alinearse fsicamente.

2.2.2 TOPOLOGIAS INALAMBRICAS WIFI

Tres topologas bsicas:

IBSS: Independent Basic Service Set BSS: Basic Service Set ESS: Extended Service Set

Ibss: Red En Modo AD HOC: Las estaciones se comunican directamente sin la necesidadde un punto de acceso, generalmente no se conectan a otras redes ms grandes.

Figura 2. Red AD HOC

Bss:RedEnModoInfraestructura: Un punto de acceso conecta a las estaciones a una redcableada.

Figura 3. Red BSS


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Ess: Red Extendida: Consiste en superponer varios BSSs (cada uno con su AP)conectndolos a travs de un sistema de distribucin, que suele ser una red Ethernet.

Figura 4. Red Extendida

2.2.3 Estndar 802.11

La especificacin IEEE 802.11 es un estndar internacional que define las caractersticas deuna red de rea local inalmbrica (WLAN).

El estndar 802.11, conocido comnmente como WiFi Wireless Fidelity, ha significadoun salto cualitativo importante en la manera de comunicarnos a travs de la red Susdiferentes revisiones han permitido mejorar significativamente las prestaciones que nos

brindaba este estndar en sus inicios en 1997. El incremento de las redes WLAN ha sidomuy satisfactorio y los analistas aseguran que seguir creciendo a pesar de la existencia deotros estndares inalmbricos (Manjn, 2009).

En particular este estndar 802.11 define el protocolo y la interconexin compatible de lacomunicacin de equipos de datos de manera inalmbrica en una red de rea local. Elprotocolo incluye el servicio de autenticacin, un procedimiento de encriptacin ydesencriptacin opcional, administracin de energa y una reduccin del consumo deenerga en estaciones mviles.


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Tabla 1. Comparativa entre diferentes estndares 802.11

2.2.4 Medidas de seguridad utilizadas en redes WLAN

Una red con cable nos da la tranquilidad que los datos viajan por el interior del mismo, loque implica que un posible ladrn para extraer dato debe obtener acceso a la red a travs deuna conexin por cable, lo que normalmente sugiere un acceso fsico a la red, en cuanto aeste acceso fsico confiere otro mecanismo de seguridad ms simple.

En el caso de las redes inalmbricas los datos estn el aire en forma de ondas de radio yesto genera una cierta facilidad, si las comparamos con las redes cableadas, para un posibleladrn de datos.

Uno de los problemas ms graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnologa Wi-Fies la progresiva saturacin del espectro radioelctrico, debida a la masificacin de usuarios,esto afecta especialmente en las conexiones de larga distancia (mayor de 100 metros). Enrealidad Wi-Fi est diseado para conectar ordenadores a la red a distancias reducidas,cualquier uso de mayor alcance est expuesto a un excesivo riesgo de interferencias.

2.2.4.1 Protocolos De Seguridad

Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las ms comunesson:

Protocolo de Seguridad WEP, (Protocolo Equivalente Almbrico): Es un cdigo de

seguridad usado para codificar los datos transmitidos sobre una red inalmbrica.Tcnicamente se encuentra obsoleto y no ofrece ninguna proteccin real.

Protocolo De Seguridad WPA: (Acceso Protegido WI-FI): Es un nivel ms alto deseguridad que el WEP que combina la codificacin y la autentificacin para crear mayorproteccin siempre que se utilice una contrasea suficientemente compleja para cifrar lainformacin.

Protocolo De Seguridad Wpa2 (Estndar 802.11i): Es una mejora relativa a WPA. Enprincipio es el protocolo de seguridad ms seguro para Wi-Fi en este momento. Sinembargo requieren hardware y software compatibles, ya que los antiguos no lo son.

No obstante, no existe ninguna alternativa totalmente fiable, ya que todas ellas sonsusceptibles de ser vulneradas.


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III. MATERIALES Y MTODOS

Para llevar a cabo el siguiente seminario es necesario hacer un proceso en el cual sedetermine la mejor manera de realizarlo. Se elaborarn una serie de pasos:

Se har un recorrido por todo el plantel para conocer su situacin actual y serecopilaran los datos necesarios:

Analizar la estructura de los edificios, rboles y otros objetos para encontrarposibles interferencias que puedan afectar la seal del servicio.

Se elaboraran pruebas en tiempo real, para identificar cul de las tecnologasinalmbricas es la ms idnea para el estudio en proceso.

Se har una etapa analtica en la cual se establecern los criterios de evaluacin,tabulacin y anlisis de la informacin con respecto a la existencia de la lnea visualentro los edificios, la distancia entre estos para el clculo del enlace, anlisis de laposibilidad tcnica, operativa y costo de la investigacin, etc.

3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El CBTis 119 cuenta con ms de 2000 estudiantes, los cuales utilizan el internet comoprincipal fuente de informacin al momento de realizar las tareas encargadas en clase.

Hoy en da se ha facilitado el acceso a dispositivos que pueden conectarse a internet sin lanecesidad de cables, es decir, inalmbricamente. En esta institucin, tanto maestros comoalumnos cuentan con este tipo de equipos, pero no pueden hacer uso del internet, debido aque en dicha institucin, no cuentan con el servicio de internet inalmbrico y esto limita aprofesores, al momento de exponer algn tema, a mostrar ejemplos en ese momento, si aslo desearn, y a los alumnos que no cuentan con acceso a internet en sus casas, a realizarinvestigaciones o tareas dentro de la escuela.

El plantel cuenta con 3 centros de cmputo, pero en la mayora de las ocasiones es ocupado

maestros que lo necesiten para poder impartir su clase y por consiguiente se les es negadoel acceso a estudiantes que deseen realizar trabajos de la escuela.

Por este motivo es importante considerar hacer un estudio para realizar la instalacin de unared Wi-Fi para brindar un servicio de internet, para que las personas de dicha institucin


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puedan conectarse a l, ya que actualmente ha llegado a formar parte importante de nuestravida diaria.

3.2 Situacin actual

El CBTis 119 tiene sus propias instalaciones, en donde hay aulas, laboratorios,cafeteras, centro de recreacin, biblioteca, oficinas.

El plantel est formado por tres laboratorios de computacin en los cuales no existe ningntipo de conexin de red inalmbrica y solo estn conectados por medio de cables Ethernet.

Como se mencion anteriormente, la Academia no posee ningn tipo de conexin, es porello que nace la importancia de hacer el estudio previo para dar el servicio de internetinalmbrico, el cual se necesitara realizar el anlisis y diseo de una red inalmbrica.

Es por ello que para el diseo se desea instalar equipos Wi-Fi para que cubra toda el rea dela institucin, pues en un gran porcentaje de estudiantes tienen porttiles con tarjetasinalmbricas, y al estar los laboratorios copados completamente ellos pueden mediante susporttiles acceder al internet.

3.3 Diseo de la Red Inalmbrica.

3.3.1 Diseo de la red.

Para poder realizar el diseo de la red inalmbrica, lo que se har es el rastreo de las redesinalmbricas que existen en los alrededores de la Academia ya que sin este previo anlisispueden causar interferencia en la red que se desee implementar.


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El programa con el cual analizare las redes es el inSSIDer este es un programacompletamente gratis y open source que permite detectar WLANs usando tarjetas wireless802.11, 802.11b y 802.11g. Este programa tiene varias caractersticas, como:

Agrupa las redes por direccin Mac, SSID, Canal, RSSI y vistas por ltima vez.

Compatible con la mayora de los dispositivos GPS. Te permite inspeccionar tu red inalmbrica y redes cercanas en busca de errores en

los Access points. Verifique la fuerza de la seal recibida.

Filtrar los Access point.

Permite destacar los Access point en reas con alta concentracin de redesinalmbricas.

Exporta la informacin a un archivo KML para verlo en Google Earth.

3.4.2 Reconocimiento del rea

Para hacer el reconocimiento de todas las redes que estn alrededor de la Institucinutilizamos el programa inSSIDer que est instalado en una computadora porttil, la cual mepermitir desplazarme por toda la escuela y as de esta manera reconocer todas las redesque estn sobre la institucin.

Al arrancar el inSSIDer nos aparece una pantalla en la cual nos va listando las redes que vaencontrando y sus principales caractersticas.

En seguida veremos la pantalla dividida en tres zonas. En la parte superior el programa lista

las redes que hay en nuestro entorno con la informacin del nmero de canal que usan, ascomo la potencia de seal que recibimos de dicha red, la proteccin que usa y la velocidada la que trabajan. En la parte de abajo a la izquierda, se ve un histrico de la potencia de laseal recibida en cada red, y en la parte derecha el estado actual de las redes, observandoqu espectro utilizan, y cmo se sobreponen entre s.


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Figura 5. Interfaz de inSSIDer

Con el enorme crecimiento de dispositivos WiFi, como routers ADSL, porttiles y

Smartphone, hay lugares donde el espectro radioelctrico empieza a estar realmentesaturado, lo que perjudica seriamente al rendimiento de las conexiones inalmbricas. Laconvivencia de varias tecnologas en las mismas frecuencias obliga a los dispositivos aadaptar su velocidad para asegurar la comunicacin.

Figura 6. Canales utilizados

Para hacer el anlisis de las redes que estn en los alrededores del plantel, se har unrecorrido por todo el lugar para conocer los puntos donde se encuentren mayor nmero deredes y tomar la informacin necesaria para saber la frecuencia y el canal que usan dichasredes.

Una vez obtenida la informacin sobre las redes que rodean la institucin se observar lainfraestructura de los edificios y las posibles interferencias de objetos entre los dispositivos,

que puedan causar problemas con la seal (difraccin, reflexin, atenuacin, refraccin).


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3.5.3 Aspectos a tener en cuenta en una WLAN

En primer lugar, se debe tener en cuenta la atenuacin que puede sufrir la seal mientras sepropaga por el medio de transmisin. Como se ha visto, se va a estar trabajando en torno alos 2.4GHz, por teora de las ondas electromagnticas se sabe que a mayor frecuencia, la

seal es ms sensible a las atenuaciones, cuanto mayor sea la frecuencia la lnea de visindirecta que necesitan es mayor. A continuacin se muestra una tabla en la que se relacionanlos distintos materiales con la atenuacin que produce.

Tabla 2. Materiales y atenuacin que producen.

Otro tipo de problemas relacionados con el medio de transmisin, son las diferentesinterferencias que puede haber provocando daos irreversibles en la seal til. Hay que

tener mucha precaucin con los sistemas que operan en la misma banda frecuencial.

Transformadores.

Motores Elctricos De Uso Industrial (Como Los Refrigeradores). Hornos Microondas.

Otras redes WLAN.

Otros Equipos De Radio (Bluetooth).


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implementacion de una red inalambrica

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