Tema 3 Factores que afectan el rendimiento de la red

FACTORES QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO DE LA RED

Algunos de los factores que hacen que las LAN se congestionen y sobrecarguen, es decir que afectan su rendimiento son:

En la actualidad, las LAN están cada vez más congestionadas y sobrecargadas. Además de una gran cantidad de usuarios de red, algunos otros factores se han combinado para poner a prueba las capacidades de las LAN tradicionales:

• El entorno multitarea, presente en los sistemas operativos de escritorio actuales como Windows, Unix/Linux y Mac, permite transacciones de red simultáneas. Esta capacidad aumentada ha dado como resultado una mayor demanda de recursos de red.

• El uso de las aplicaciones que hacen uso intensivo de la red, como la World Wide Web, ha aumentado. Las aplicaciones de cliente/servidor permiten que los administradores centralicen la información, facilitando así el mantenimiento y la protección de la información.

• Las aplicaciones de cliente/servidor no requieren que las estaciones de trabajo mantengan información ni proporcionen espacio del disco duro para almacenarla. Debido a la relación costo-beneficio de las aplicaciones cliente/servidor, es probable que dichas aplicaciones se utilicen aún con más frecuencia en el futuro.

REDES ETHERNET

Algunos de los factores que pueden afectar el desempeño de una red Ethernet de forma negativa son:

Ethernet es una tecnología de transmisión en broadcast. Por lo tanto, los dispositivos de red como los computadores, las impresoras y los servidores de archivos se comunican entre sí a través de un medio de red compartida. El rendimiento de una LAN Ethernet/802.3 de medio compartido puede verse afectado de forma negativa por distintos factores:

• La naturaleza de broadcast de la entrega de trama de datos de las LAN Ethernet/802.3.

• El método de acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD) sólo permite que una estación a la vez pueda transmitir.

• Las aplicaciones multimediales con mayor demanda de ancho de banda, tales como vídeo e Internet, sumadas a la naturaleza de broadcast de Ethernet, pueden crear congestión de red.

• Se produce latencia normal a medida que las tramas recorren el medio de red y atraviesan los dispositivos de red.

Ethernet usa CSMA/CD y puede admitir velocidades de transmisión rápidas. Fast Ethernet, o 100BASE-T, proporciona velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps. Gigabit Ethernet proporciona velocidades de transmisión de hasta 1000 Mbps y 10-Gigabit Ethernet ofrece velocidades de transmisión de hasta 10.000 Mbps. El objetivo de Ethernet es proporcionar un servicio de entrega de mejor intento y permitir que todos los dispositivos en el medio puedan transmitir de forma equitativa. La producción de cierta cantidad de colisiones en el diseño de Ethernet y CSMA/CD es de esperarse. Las colisiones son un hecho natural en las redes Ethernet y pueden transformarse en un problema grave.

REDES WIFI

Los factores más conocidos que afectan al rendimiento de las redes Wireless y que la mayoría de la gente puede identificar de forma sencilla a la hora de planificar la red, los podemos dividir en 3 grupos:

1-Factores obvios que afectan al rendimiento de las redes 

Wireless:

1-FACTORES OBVIOS QUE AFECTAN AL RENDIMIENTO DE LAS REDES WIRELESS

1.1-Obstrucciones físicas (obstáculos)

Las señales Wireless pueden tener problemas para penetrar/atravesar objetos sólidos que pueden estar formados de muchas cosas, como pueden ser colinas, edificios, simples paredes y también personas. Cuanto mayor sea el número de obstáculos que existan entre el transmisor y el receptor, mayor posibilidad de que el nivel de señal se vea degradado debido a los obstáculos, por lo que se ha de intentar tener siempre visión directa entre emisor y receptor. Esto en el mundo real es imposible pero es posible minimizar estos efectos si utilizamos las frecuencias adecuadas. Como regla general, a menor frecuencia mayor penetración de las ondas Wireless. De la misma forma a mayores frecuencias, mejores propiedades de reflexión de la onda, por lo que en ocasiones hacer reflejar la señal hacia el receptor puede funcionar mejor que intentar atravesar obstáculos, como por ejemplo paredes.

1.2-Distancia y rangos de cobertura entre los dispositivos

Cuanto más lejos estén los dispositivos entre ellos, la pérdida de señal será más grande. Esto es debido a la forma en la que la señal Wireless se propaga, cuanto más lejos tenga que llegar más débil llegará. El nivel de señal decrece, siguiendo la regla de la inversa cúbica de la distancia entre los dos dispositivos.

1.3-Interferencias Wireless

Las redes Wireless son cada vez más y más comunes y por lo tanto cada vez hay más transmisiones Wireless a través del aire. Las señales que trabajan en la misma frecuencia pueden causar interferencias entre ellas y tener un efecto negativo en el rendimiento de nuestras redes Wireless. Esto significa que la banda libre de 2,4GHz que es la más utilizada puede verse gravemente afectaba por otras señales Wireless hasta el punto que nuestro dispositivo no funcione con un nivel aceptable.

Otras tecnologías Wireless pueden causar la misma interferencia, como pueden ser teléfonos móviles y microondas que trabajan en la misma frecuencia. Hay más frecuencias que están apareciendo disponibles para trabajar y así evitar este problema de saturación del espectro, como por ejemplo la banda libre de 5GHz que se está volviendo popular. Cuando se trabaja en zonas con gran densidad de redes Wireless, tienes que saber que estas o estarás compartiendo el medio con negocios, operadores, etc. para poder evitar problemas de interferencias en un futuro.

1.4-Acceso compartido

Las redes Wireless admiten más de una comunicación con un mismo punto de acceso al mismo tiempo. Esto implica que cuantos más suscriptores (clientes) utilicen la red el punto de acceso ha de comunicarse con todos ellos de forma instantánea. El punto de acceso ha de repartir sus recursos para cada uno de los suscriptores de forma individual del total de las radios de transmisión que esté utilizando. Los equipos con funcionalidad Full-Duplex pueden transmitir y recibir de forma simultanea mientras que los equipos Half-Duplex solo pueden enviar o recibir en un mismo instante, no simultáneamente.

2-FACTORES CONOCIDOS QUE AFECTAN AL RENDIMIENTO DE LAS REDES WIRELESS

2.1-Carga y uso de la red

Cuantos más usuarios estén utilizando el ancho de banda de la red, esto implica que menos se podrá compartir entre ellos. Cuando los requisitos de ancho de banda incrementan en nuestra red (el streaming de video es una de las aplicaciones que consume mas ancho de banda), es posible que quiera invertir en equipos que puedan ser capaces de gestionar estos anchos de banda requeridos para ofrecer un rendimiento y calidad de servicio de alto nivel.

2.2-Despliegue de antenas incorrecto

Como las radiaciones de las antenas están limitadas a su tipo de emisión (directiva, sectorial, omnidireccional) debemos instalar las antenas en los sitios donde tengamos claro que van a cubrir las zonas que queremos dar cobertura y no donde estéticamente puedan quedar mejor.

Las antenas sectoriales cubren una zona específica, mientras que las omnidireccionales lo hacen en todas direcciones.

2.3-Características locales del entorno

Por lo general los mayores inhibidores de las señales que afectan a nuestras redes de interior, son los materiales con los que están construidas las paredes. Por ejemplo un simple armado (mallado de acero) puede atenuar la señal de forma considerable, es usual pensar que las paredes van a causar problemas de cobertura o rendimientos bajos en nuestras redes Wireless. Por lo que no haría falta decir que si las paredes son gruesas este problema se agrava más.

2.4-Limitaciones del espectro del canal

Esto normalmente solo afecta a las redes de 2’4GHz por su actual sobre utilización, pero pueden afectar a redes de 5GHz cuando empiecen a tener la misma utilización. Las redes Wireless trabajan en sub-bandas de frecuencias, lo que se conoce como canales con unos anchos de espectro mucho menores que toda la banda completa. La banda de 2,4GHz está dividida en 13 canales que usan 25MHz de canal separados 5MHz entre ellos, dentro del espectro de 2412 y 2462MHz. No hace falta hacer muchos números para ver los canales se han de solapar para poder ocupar este espectro. Estas solapaciones de los canales causarán interferencias si se utilizan canales adyacentes, por lo que lo más recomendable es utilizar los canales 1, 6 y 11 que seguro que no se solapan en espectro. De cualquier forma esto implica que sólo se pueden llegar a tener 3 dispositivos Wireless trabajando en estos canales para que no se solapen los canales.

2.5-Reflexión de la señal

La reflexión de la señal, conocida técnicamente como desvanecimiento multicamino, se produce típicamente en edificios que tienen diseños complejos o materiales atípicos. Los diferentes caminos que puede coger la señal transmitida pueden ser reflejados por estos elementos y llegar desfasados/degradados hasta el receptor.

Cuando estas señales llegan al receptor pueden llegar en fase (amplificando su valor) o bien en contrafase anulando las dos señales que han llegado en contrafase perdiendo así la señal en recepción. También hay que tener en cuenta que las señales wireless pueden llegar más retrasadas en el tiempo en función del camino por el que vayan ya que las distancias hasta el emisor son diferentes en cada camino. Estos retrasos en la propagación de las señales crean lo que se conoce como ISI (interferencia entre símbolos), que lo que hace es corromper los símbolos (modulación en la que se transmite la señal) en los recorridos cortos de la señal.

Estos problemas se puede solventar utilizando antenas en diversidad, es decir usando más de una antena en el receptor, de manera que si una antena está captando señal pobre, la otra debería ser capaz de recuperarla con mejores señales, sino se puede utilizar otro tipo de modulación/tecnología como OFDM que corrige este problema utilizando subcanales dentro del mismo canal (dividiendo un canal en mas pequeños para minimizar perdidas y poder reconstruirlas)

2.6-Restricciones de señal Wireless

Por razones de seguridad es posible que quieras restringir la transmisión de la señal Wireless solo a las zonas donde quieres proporcionar acceso a Internet. Esto puede ser problemático, ya que no es posible controlar la propagación de la señal y evitar que pase a través de paredes o cualquier otra superficie y llegue a zonas externas a la zona que queremos cubrir. Podemos limitar la potencia de transmisión en el emisor para que solo llegue a la zona que queremos cubrir, el problema es que los niveles de señal que llegarán a los dispositivos clientes será inferior que quitando la limitación de potencia. La utilización de antenas directivas puede ser efectiva para limitar las zonas a cubrir.

3-FACTORES MENOS CONOCIDOS QUE AFECTAN AL RENDIMIENTO DE LAS REDES WIRELESS

3.1-Limitaciones de potencia del transmisor

Las regulaciones establecidas por la entidad pertinente a cada país que determinan que los dispositivos que trabajan en unas frecuencias concretas deben tener una limitación de potencia máxima de transmisión. Estos valores dependen de la frecuencia en la que trabajen nuestros equipos, en Europa bajo lo que dictamina la ETSI por ejemplo en dispositivos en la banda de 2,4GHz la potencia máxima son 100mW EIRP y en la banda de 5GHz desde 200mW hasta los 4W de EIRP, por lo que podéis ver que en función de la frecuencia en la que trabajemos podremos usar unas potencias u otras. Esto tiene un gran efecto en los niveles de la señal y en muchos casos los operadores tienden a migrar a equipos que trabajen con mayores valores de potencia que la ley permite, consiguiendo así incrementar valores de señal a largas distancias. Hay que tener en cuenta que los valores de la ETSI combinan la ganancia de los equipos combinada con la de la ganancia de la propia antena que utilicemos, esto en muchas ocasiones hace que para no sobrepasar los valores limitados por la ETSI se tengan que bajar los valores de potencia de salida de nuestros equipos. En los casos que se utilizan antenas muy directivas o bien parabólicas, los niveles de potencia de salida de nuestros equipos se han de reducir significativamente para cumplir con los limites regulatorios.

3.2-Incompatibilidad con dispositivos antiguos

En la actualidad esto solo tiene efecto en redes que trabajan en los estándares 802.11. Si tienes una mezcla de dispositivos que trabajan en 802.11n y algunos que trabajan en 802.11b o 802.11g, la nueva tecnología tiene que limitarse al máximo ancho de banda que ofrecen los dispositivos con estándares anteriores. Es evidente que si se quiere obtener el rendimiento que ofrecen los nuevos estándares es necesario reemplazar todos los dispositivos inferiores a este.

3.3-Polarización de la señal

Las antenas polarizan las señales que transmiten lo que implica que los dispositivos receptores deberían de estar orientados en el mismo plano para tener un rendimiento óptimo. Esto es esencial en instalaciones que requieran grandes anchos de banda, enlaces críticos o enlaces punto a punto.

3.4-Pérdidas de velocidad debidas a las cabeceras en paquetes Wireless

Debido a la encriptación, translación de paquetes y la utilización de parte del ancho de banda del canal para información del usuario, la velocidades publicitadas no son reales, ya que estas velocidades no las obtendrá nunca el usuario final. Con todas las cabeceras del protocolo de red Wireless por regla general la velocidad máxima que se obtendrá será como mucho la mitad de la teórica, y cuantas más informaciones adicionales añadamos a los paquetes menos será esta velocidad real. Básicamente las velocidades máximas que publicitan los fabricantes siempre serán superiores a las que realmente obtendremos.

3.5-Reducción del rendimiento para estar conectado

Algunos dispositivos de red Wireless pueden reducir sus velocidades de transmisión a los dispositivos para mantener conectados a los dispositivos que tienen poco nivel de señal, debidos a la distancia con el dispositivo emisor, interferencias o lo que sea. Esto afecta a toda nuestra red y a otros dispositivos que se encuentren conectados al mismo punto de acceso debido a esta bajada de velocidades con los dispositivos con bajo nivel de señal. La retransmisión de datos debidos a paquetes perdidos también limita la capacidad de los puntos de acceso con el resto de clientes.

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