Diseño y simulación de una red inalámbrica en malla para el transporte de voz en un entorno rural

Abstract

En este documento se presenta el estudio de las redes inalámbricas en malla en sus aspectos característicos, tales como su arquitectura de red, tipos de configuración, escenarios de aplicación y protocolos de enrutamiento, lo cual permite entender su funcionamiento, la manera como se implementan e identificar sus capacidades. Además se estudian los estándares de compresión de voz y los factores que deben tenerse en cuenta para transportar voz con buena calidad en este tipo de redes.

Seguidamente, se realiza un análisis completo del funcionamiento de la malla en los estándares IEEE 802.15.4, 802.11 y 802.16 y el proceso de estandarización que cada uno de ellos adelanta para habilitar el modo de operación en malla en su totalidad. A partir de esta apropiación tecnológica se definen los criterios necesarios para asegurar un correcto diseño de soluciones inalámbricas en malla que permitan transportar voz en ambientes rurales, teniendo en cuenta las limitaciones físicas, técnicas, económicas, políticas y demográficas que imponen estas zonas apartadas.

Teniendo en cuenta los criterios establecidos se procede a realizar un diseño específico de una red inalámbrica en malla fija para una de las microredes del proyecto EHAS-Silvia, abarcando cada uno de los pasos de la ingeniería de radioenlaces y se verifica su funcionamiento a través de la implementación de una simulación de la red en la herramienta NCTUns 3.0, siguiendo la metodología de simulación de equipos de telecomunicaciones.

Además de comprobar el funcionamiento correcto de la red implementada, el simulador permite determinar la máxima capacidad de la red en cuanto al número de llamadas soportadas cuando se evalúan factores característicos de las redes en malla como el número de saltos que soporta una llamada, simultaneidad de llamadas, y caída y reestablecimiento de rutas.

Los resultados demuestran que el aumento del número de saltos por los que atraviesa una comunicación no generan pérdidas considerables en la llamada por lo cual es posible comunicar todos los puntos de la malla por más distantes que estos se encuentren. Además, se encontró que cuando se realizan llamadas a un solo punto, es posible comunicar 5 de los 8 nodos al mismo tiempo, lo que representa un buen porcentaje de comunicación. Por otro lado, cuando se realizan llamadas simultaneas entre puntos más lejanos, la red permite comunicar solo 4 nodos a la vez, debido al mayor número de saltos. Por último, se analizó el efecto de la caída de un nodo en la comunicación identificando que el tiempo de reestablecimiento de la ruta es de aproximadamente 30 segundos, los cuales no son aptos para mantener una comunicación constante, razón por la cual se concluye que ante este evento, la llamada efectivamente se pierde, sin embargo, el nivel de disponibilidad mejora con respecto al que se presenta en la actual red de EHAS-Silvia pues, la falla de un nodo no representa la suspensión total del servicio, ni requiere del desplazamiento de personal técnico como ocurre en este momento.