Enlaces inal´ ambricos de m´ ultiples saltos J. D. Britos, Member, “IEEE” LaRyC F.C.E.F. y N. Universidad Nacional de C´ ordoba C´ ordoba, Argentina Email: dbritos@ieee.org Resumen— En muchos pa´ ıses latinoamericanos los costes de los enlaces de datos de media distancia provistos por las empresas de telecomunicaciones dentro de un ´ area metropolitana, son elevados. Una soluci´ on para abaratar los costes es utilizar enlaces inal´ ambricos de “spread spectrum”, con antenas direccionales de ganancia entre 15 y 25 db, colocadas en m´ astiles en el exterior de los edificios. Con esta disposici ´ on de los equipos, se puede cubrir todo el ´ area metropolitana, requiri´ endose en muchos casos m ´ ultiples saltos, para llegar al lugar de destino. Sin embargo la norma IEEE 802.11 no ha sido dise ˜ nada para trabajar en estas condiciones, teniendo bajo rendimiento en la capa de transporte TCP, cuando existen m´ ultiples saltos. Este hecho se ve agravado cuando adem´ as existen ramificaciones en estos saltos. En el presente trabajo se ha analizado esta situaci ´ on, realizando simulaciones y proponiendo soluciones novedosas, con el fin de mejorar el rendimiento de este tipo de redes. Abstract— In many Latin American countries the costs of the data links of average distances, within a metropolitan area, provided by the companies of telecommunications, are high. A solution constitutes the wireless connections of spread spectrum, with directional antennas of gain between 15 and 25 db, placed in masts in the top of the buildings. With this disposition of the equipment, distances within a metropolitan area can be covered, and in a great number of cases, the connections have multihops, to arrive at the destiny place. Nevertheless the standard IEEE 802,11 has not been designed to work in these conditions, having a low perfomance in the layer of transport TCP, when multihops exist, this fact get worse when in addition ramifications in these hops exist. In the present work this situation is analyzed, making simulations, and novel solutions set out, to the aims to improve the perfomance of this type of networks. Index Terms— Wireless LAN, Wide area networks, Multihop, ad hoc. I. I NTRODUCCI ´ ON Los enlaces de “spread spectrum” multisalto, basados en la norma IEEE 802.11 constituyen en latinoam´ erica y especial- mente en Argentina, una buena alternativa para las comunica- ciones de datos en las ´ areas metropolitanas, por el rendimiento y el bajo coste, frente a los enlaces ofrecidos por las empresas de telecomunicaciones, con tramas E1, tramas de “Frame Relay” o enlaces en Modo de Transferencia Asincr ´ onica (ATM Asynchronous Transfer Mode). El coste mensual de estos enlaces permite amortizar los enlaces inal´ ambricos en pocos meses. Este tipo de enlaces ha proliferado en las principales ciudades Argentinas y espec´ ıfica- mente en C´ ordoba, adoptando distintas topolog´ ıas de acuerdo a los requerimientos de comunicaciones planteados. El hecho de que los enlaces sean fijos y las antenas sean direccionales, simplifican el an´ alisis, sin embargo las topolog´ ıas pueden llegar a ser bastantes complejas. En la Universidad Nacional de C´ ordoba se opt´ o por estas tecnolog´ ıas para enlazar las Facultades, Institutos, Hospitales, Centros de Investigaci´ on y otras dependencias universitarias ubicadas fuera del Campus Universitario. Esta soluci´ on fun- cion´ o de forma satisfactoria mientras el tr´ afico por los enlaces se mantuvo significativamente por debajo de la capacidad m´ axima de los canales. Cuando el tr´ afico comenz ´ o a superar el 25 % de la capacidad del canal, empez ´ o a bajar el rendimiento de los enlaces que presentaban las topolog´ ıas m´ as complejas, como en los enlaces multisalto con y sin ramificaciones, ver Fig. 4. Las topolog´ ıas de las redes tipo estrella no presentan grandes dificultades, ya que responden al esquema de Control de Acceso al Medio (MAC Medium Access Control) de la norma IEEE 802.11 [1], y el rendimiento se mantiene en un buen nivel a´ un ante situaciones de mucho tr´ afico. Al aumentar los saltos, a medida que se van agregando nodos, la red va creciendo formando una topolog´ ıa de ´ arbol. Esto provoca una ca´ ıda significativa del rendimiento de la red cuando el tr´ afico comienza a crecer por encima del 25 % de la capacidad del enlace. En topolog´ ıas con m´ ultiples saltos, cuando un nodo intenta transmitir, reserva una ranura de tiempo, los nodos a una distancia de dos saltos desconocen la reserva hecha por el nodo e intentan transmitir, provocando colisiones que degradan la capacidad del enlace. Se han propuesto muchas soluciones, algunas de las cuales se analizan a continuaci ´ on. En el presente trabajo se plantean nuevas propuestas, com- patibles con las tecnolog´ ıas y equipamiento disponibles en la Universidad. Como campo de pruebas se us´ o uno de los enlaces disponibles en el Campus Universitario, para el que existen registros de su comportamiento, durante los ´ ultimos meses. Para el an´ alisis y verificaci´ on de las modificaciones sugeridas se utiliz´ o el simulador de redes ns2 [2]. En este trabajo se reproducen las simulaciones realizadas por T.S.S. Xu [3] verific´ andose los resultados. Estos adem´ as fueron corroborados con los registros de redes similares funcionando en la Universidad, y uniendo distintas dependencias fuera del Campus Universitario. As´ ı mismo, se ensayaron las sugeren- cias presentadas por T. S. S. Xu [3] pero estas soluciones aportaron mejoras poco significativas del rendimiento de los enlaces e implicaba colocar “encaminadores” en los extremos a fin de modificar los encabezamientos de los paquetes TCP. IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 3, NO. 4, OCTOBER 2005 303