Conexión de dispositivos a través de cable UTP y antena de WIFI

I. Construcción de Cable UTP y red inalámbricas Adhoc

Los cables de conexión se usan en las redes de computadoras o sistemas informáticos o electrónicos para conectar un dispositivo electrónico con otro.

La actividad de la clase fue construir un cable UTP.

Lo primero que tuvimos que hacer fue separar los cables que van dentro:

para posteriormente ordenarlos en el orden de colores que veremos en la siguiente imagen:
















Quedando una vez cortados y ordenados de la siguiente manera:

Finalmente colocamos el conector rj-45 y lo ajustamos con la crimpadora. Luego repetimos todo el proceso en el otro extremo del cable. Obteniendo finalmente nuestro propio cable UTP:

Redes inalambricas Adhoc

Una red ad hoc inalámbrica es un tipo de red inalámbrica descentralizada. La red es ad hoc porque no depende de una infraestructura pre-existente, como routers (en redes cableadas) o de puntos de accesos en redes inalámbricas administradas. En lugar de ello, cada nodo participa en el encaminamiento mediante el reenvío de datos hacia otros nodos, de modo que la determinación de estos nodos hacia la información se hace dinámicamente sobre la base de conectividad de la red.

Una red ad hoc se refiere típicamente a cualquier conjunto de redes donde todos los nodos tienen el mismo estado dentro de la red y son libres de asociarse con cualquier otro dispositivo de red ad hoc en el rango de enlace. Las redes ad hoc se refieren generalmente a un modo de operación de las redes inalámbricas.

Los cables UTP se dividen en las siguiente categorias:

Categoría 1: Voz (cable de teléfono)
Categoría 2: Datos a 4 Mbps (Local Talk)
Categoría 3: Datos a 10 Mbps (Ethernet)
Categoría 4: Datos a 20 Mbps / 16 Mbps (Token Ring)
Categoría 5: Datos a 100 Mbps (Fast Ethernet)

Funcionamiento de Ethernet

De forma resumida la función de Ethernet en una red es la transmisión de paquetes en el medio, permitiendo a un conjunto de dispositivos compartir un único medio a la vez que busca optimizar el uso del medio al prevenir las colisiones de paquetes de datos.

Para esto el procedimiento que realiza Ethernet es el siguiente:

1.- Recibir de la capa de red los paquetes a transmitir.

2.- Verificar en la tabla ARP a que dirección física corresponde la IP destino, esa dirección no se tiene en la tabla, envía una solicitud a la red preguntando la dirección

3.- Ya que tiene la dirección separa los paquetes en tramas de un tamaño adecuado les agrega una cabecera, direcciones de origen y destino y una suma de verificación al final.

4.- Escucha el medio de transferencia para detectar si esta en uso, en ese caso espera

5.- Envía los paquetes y escucha el canal

6.- Si se detecta una colisión se espera un numero aleatorio de ms antes de reenviar

7.- Espera recibir la confirmación del destino

II. Construcción de antenas WIFI

Las antenas de WIFI son una tecnología de comunicación inalámbrica inicialmente utilizada en redes de área local y luego convertida en un medio para acceder a Internet de banda ancha.

La actividad de la clase fue construir una antena de WIFI.

Existen diferentes antenas que se pueden construir manualmente, en mi caso haré la "antena kryspo". Para su construcción necesitare los siguientes materiales:

1.- Lata de Kryspo (Grande)
2.- Barra metalica enroscada de 25 cm
3.- 10 tuercas 5/16 aprox
4.- 5 Golillas de un 1/4 de 3 cm de radio aprox
5.- Dos tapas de lata de Kryspo
6.- Terminal N-hembra
7.- 5 cm de cobre de 1,5 mm
8.- Cable coaxial LMR200
9.- Cautil
10.- Estaño
11.- Silicona o un buen pegamento

Comenzamos soldando el conector N-Hembra al alambre de cobre, la punta de este debe quedar justo en la mitad del tarro de papas fritas osea debe ser del mismo largo del radio. en mi caso el cable lo tuve que dejar con una medida de 5 cm:

Continuamos con la construcción de un colector que permitirá que nuestra antena capte mejor las señales que le lleguen. 

la barra enroscada es de 4 mm que es aproximadamente el tamaño de la longitud de onda de la frecuencia de trabajo, es decir, de unos 122 a 124 mm dependiendo del canal en que centremos la antena, aunque como veremos será un poco más largo al tener que añadir el ancho de las tuercas de los extremos. A este trozo de la barra le enroscaremos las 5 arandelas de 30 mm de diámetro separadas 1/4 de la longitud de onda (unos 30 mm aproximadamente). 

La longitud del colector viene del siguiente cálculo de la longitud de onda:

Despejando la longitud de onda de: 

c = Lo * f => Lo = c / f 

donde:

c = 300 000 Km/s (velocidad de la luz) 

f1 = 2.412 Ghz (para el canal 1) 

f11 = 2.462 GHz (para el canal 11)

Longitud de onda canal 1:

Lo1 = 3 * 108 * (1 / 2,412) * 10-9 Lo1 = 0,124 m

Longitud de onda canal 11: 

Lo11 = 3 * 108 * (1 / 2,462) * 10-9 Lo11 = 0,122 m

La siguiente imagen muestra el resultado del colector:

Luego de tener nuestro colector haremos un agujero en el tarro de papas fritas por donde introduciremos el conector N-Hembra. La idea es que quede lo más cerca posible de la punta del colector pero no pueden llegar a tocarse. Es por eso que el agujero lo haré a ocho centímetros del fondo del tarro.

El ultimo paso es unir todos los componentes que hemos desarrollado:

Finalmente para su prueba debemos conectar el conector-N hembra al conector N-macho y nuestra antena estará lista para salir a terreno.

Funcionamiento de antenas WIFI.

Las antenas pueden dividirse en dos grandes grupos según como irradian: omnidireccionales y direccionales. Las antenas omnidireccionales radian en todas las direcciones, idealmente lo harían por igual en todas las direcciones, como si se tratara de una esfera. Las antenas direccionales, por el contrario irradian concentrando la señal en una dirección específica.

III. Prueba de rendimiento de antena WIFI.

Una duda muy frecuente a la hora de elegir una antena para hacer una conexión Wi-Fi es el alcance en metros que podemos conseguir.
Debemos tener en cuenta que los datos que obtendremos serán para casos donde existe visión directa, es decir, sin ningún tipo de obstáculos (casas, paredes, muros, vallas, edificios, árboles, etc) o interferencias.
Vamos a explicar que datos tenemos que introducir y de donde los sacamos.

Frecuencia: 

este campo está claro, es la banda de frecuencia utilizada por las antenas y dispositivos. Está en MHz y por defecto lo encontraremos 2400, la banda para Wi-Fi convencional.
Impedancia sistema: 

este dato no necesitamos variarlo para las instalaciones wireless típicas.
Potencia entregada a la antena transmisora: 

Es la potencia de emisión del dispositivo que emite la red Wi-Fi, normalmente el router. Se encuenta en dBm. Para saber cuántos dBM tiene un equipo utilizaremos el siguiente conversor de mW-dBm
Sensibilidad del receptor: 

Por definición es la cantidad mínima de señal que necesita recibir un dispositivo para realizar una conexión a una velocidad dada. Si ponemos la sensibilidad máxima nos dará un alcance muy alto pero poco viable, ya que si conseguimos realizar esa conexión será muy lenta. Recomiendo utilizar un valor de sensibilidad para una velocidad aceptable, nos dará un alcance más corto pero real.
Margen ganancia para permitir error datos digital aceptable: 

Tampoco es necesario modificaremos este valor.
Ganancia antena transmisora: 

Serán los dBi de la antena que emite la señal.
Ganancia antena receptora: 

Serán los dBi de la antena que recibe la señal.
Longitudes de cable y atenuación: 

para la ganancia de la antena transmisora y receptora se puede determinar la pérdida por cable de antena. Podemos elegir la longitud y la pérdida por metro de cable (por defecto está el valor para el cable tipo HDF200 o LMR200).

Una vez introducidos los datos correspondientes, damos en calcular y nos sacará la distancia máxima que puede haber entre las antenas.