Análisis de la conexión Wi-Fi eduroam en la Universidad de Alcalá (UAH)

eduroam es una contracción de “education roaming” y es un proyecto que nació en Europa con el objetivo de proporcionar conectividad y movilidad entre las diferentes redes Wi-Fi de investigación por toda Europa. Gracias al uso de estándares, las diferentes organizaciones adheridas al proyecto eduroam pueden disfrutar de la conexión inalámbrica desde cualquier institución como si estuvieran en su propia universidad. En España, eduroam ES es una iniciativa de RedIRIS que se encarga de coordinar a nivel nacional la conectividad inalámbrica para conseguir este espacio único de movilidad.

En RedesZone vamos a hacer un análisis de la conexión a Internet vía Wi-Fi utilizando para ello nuestro Test de Velocidad, también mediremos la cobertura de los diferentes puntos de acceso con el programa Acrylic Wi-Fi del que tenemos un análisis en la web y también inSSIDer. El equipo que hemos utilizado para las pruebas es el ASUS G1Sn con la tarjeta Wi-Fi Intel 4965AGN.

Facultad de Magisterio (Campus UAH de Guadalajara)

Empezamos nuestro recorrido por la facultad de Magisterio, nos vamos a la Biblioteca donde encontramos pocos usuarios conectados en ese momento, unos 5 en la planta superior y unos 10 en la planta inferior. La cobertura de eduroam siempre es máxima, sincronizando con el punto de acceso a 54Mbps ya que todos los AP son 802.11 b/g y por tanto es la tasa máxima que conseguiremos. Al escanear todas las redes inalámbricas, obtenemos el siguiente resultado:

Como se puede ver, hay un punto de acceso de eduroam y wlan-uah que están trabajando en la banda de 5GHz, mucho más libre que la banda de 2.4GHz donde se encuentran el resto de AP. Sin embargo, desde la biblioteca la cobertura es muy limitada a esa banda, por tanto tenemos que conectarnos a 2.4GHz.

A continuación se puede ver un gráfico con los canales utilizados por los diferentes puntos de acceso. Nos llama la atención que hay un AP «Android», es decir, un estudiante con su smartphone y con el Tethering activado. Esto causará interferencias en la propia red inalámbrica de la Universidad ya que están emitiendo en el mismo canal y se encuentran muy cerca, hay que evitar al máximo el uso de estos puntos de acceso privados ya que perjudican a los demás usuarios de la red.

También nos llama la atención que todos los puntos de acceso son Wi-Fi b/g, desde hace años tenemos el estándar Wi-Fi N que nos proporciona mayor rendimiento y eficiencia en la señal por usar varias tecnologías:

• MIMO (Multiple Entrada Múltiple Salida): Uso de múltiples antenas de forma simultánea, permitiendo una cobertura mayor en zonas de difícil acceso eliminando en lo posible la pérdida de paquetes de datos.
• SST (Tecnología de Sostenimiento de Señal): Realiza una medida de los tres canales de datos emitidos por el MIMO y ajusta de forma automática la ganancia y el retardo de fase de cada una de las antenas del router para obtener una señal libre de rebotes.
• CCA (Optimizador de conflicto de canales): El punto de acceso ajusta el canal inalámbrico de forma automática para evitar interferencias con otros equipos.
• 40MHz de ancho de canal en 2.4GHz

A continuación tenéis una captura de pantalla con la información que nos proporciona inSSIDer. En esta captura la red de 5GHz no aparece porque la señal es muy débil.

Una vez que hemos analizado el espectro inalámbrico, nos falta por saber la velocidad real de la conexión. Tras varios Test de Velocidad, hemos conseguido una velocidad de descarga de 13Mbps y 10Mbps de subida, es el mejor resultado conseguido aunque los otros tests rondaban los 10Mbps simétricos.

Este test está realizado bajo la red eduroam, no pudimos realizar la prueba de velocidad en la red wlan-uah porque el AP estaba muy congestionado y ni siquiera cargaba la página.

Edificio Multidepartamental (Campus UAH de Guadalajara)

Una vez realizadas las pruebas en Magisterio, procedemos a hacerlas en la Biblioteca del Edificio Multidepartamental, el otro campus de la UAH en Guadalajara. Lo primero que nos llama la atención es que hay una gran cantidad de puntos de acceso emitiendo en el mismo canal, la banda de 2.4GHz está muy colapsada. En esta biblioteca encontramos a unos 15 clientes haciendo uso del servicio, aunque como veréis más adelante, a nosotros nos ha sido imposible.

A continuación se pueden ver todos los puntos de acceso con la aplicación Acrylic Wi-Fi y cómo evoluciona la cobertura recibida. Como se puede observar, la única red estable es la «HTC» que es otro smartphone con Tethering activado, el resto de redes oscila demasiado, fruto de las interferencias entre ellas.

En la siguiente captura se puede ver la saturación de canales de forma gráfica:

Todos los puntos de acceso Wi-Fi siguen siendo Wi-Fi 802.11G, en este campus ni siquiera hay un punto de acceso que trabaje en la banda de 5GHz, o al menos no llega la señal hasta la biblioteca. En la siguiente captura de inSSIDer se puede observar el estándar utilizado por estos AP, la cobertura recibida y también los canales utilizados de forma gráfica:

Respecto al rendimiento conseguido en esta red inalámbrica, debemos decir que nos ha sido imposible realizar un test de velocidad tanto en la red wlan-uah como en eduroam. Al principio nos ha costado demasiado conectarnos a la red inalámbrica:

Devolviéndonos error en la conexión de forma contínua:

Una vez que conseguimos conectarnos (el sistema no nos devuelve error), no tenemos conectividad a Internet de forma inmediata:

Sin embargo, tras esperar unos 5 minutos y probar varios «pings», conseguimos conectividad a Internet pero con una alta latencia de la conexión y mucha fluctuación de la señal:

Obtener un ping a Google de 1300ms es demasiado, la navegación es sencillamente imposible, las páginas no cargan. Este problema se suele dar con frecuencia en este campus a juzgar por los comentarios de los propios estudiantes. La banda de 2.4GHz está muy congestionada, es necesario implantar puntos de acceso en 5GHz para que los clientes se puedan conectar aquí y puedan obtener una conexión a la red decente.

Facultad de Medicina (Campus externo de Alcalá)

Una vez que hemos terminado en Guadalajara, nos vamos a Alcalá Universidad para seguir con nuestras pruebas. La primera parada es la biblioteca de la facultad de Medicina, donde por cierto, no había ningún cliente conectado (al menos ordenadores portátiles). Que no haya clientes conectados es sinónimo de que la red funcionará correctamente y con una velocidad decente. En otro artículo hablamos de opciones para monitorizar la red.

A continuación se pueden ver todos los puntos de acceso con la aplicación Acrylic Wi-Fi y cómo evoluciona la cobertura recibida. Nos llama la atención que no hay ningún dispositivo haciendo Tethering, algo de agradecer.

En la siguiente captura se puede ver la saturación de canales de forma gráfica:

Con el programa inSSIDer tenemos información sobre la tecnología usada en esta facultad, todos los puntos de acceso son Wi-Fi G, con un máximo de 54Mbps de ancho de banda, que en realidad de queda en menos de la mitad en condiciones ideales.

Una vez que hemos analizado las redes, el test de velocidad en la red wlan-uah es el siguiente:

Y en la red de eduroam es la siguiente:

Por tanto, con ningún cliente conectado o al menos, ninguno que viéramos a simple vista, el rendimiento de esta conexión es bastante bueno.

Facultad de Enfermería (Campus externo de Alcalá)

En la facultad de Enfermería no hay biblioteca, pero sí una sala de lectura. Da la casualidad que nos pusimos justo debajo del punto de acceso Wi-Fi que da cobertura a esa planta, por tanto el rendimiento debería ser excelente ya que estamos en condiciones ideales.

A continuación se pueden ver todos los puntos de acceso con la aplicación Acrylic Wi-Fi y cómo evoluciona la cobertura recibida. Nos llama la atención que no hay ningún dispositivo haciendo Tethering, algo de agradecer, aunque sí una impresora HP en modo ad-hoc.

En la siguiente captura se puede ver la saturación de canales de forma gráfica:

Con el programa inSSIDer tenemos información sobre la tecnología usada en esta facultad, todos los puntos de acceso son Wi-Fi G, con un máximo de 54Mbps de ancho de banda, que en realidad de queda en menos de la mitad en condiciones ideales.

Una vez que hemos analizado las redes, el test de velocidad en la red wlan-uah es el siguiente:

Y en la red de eduroam es la siguiente:

Teniendo en cuenta estos resultados, podemos decir que la conexión es excelente aunque están usando una tecnología Wi-Fi G. Estamos justo debajo del AP y no hay clientes conectados, por lo que esta velocidad nos la esperábamos antes de realizar las pruebas.

Facultad Politécnica (Campus externo de Alcalá)

En esta facultad es donde podemos ofrecer una visión más amplia de los problemas que ha habido y del rendimiento de la red inalámbrica ya que es donde hemos estado estudiando durante varios años.

En estos años, conectarse a la red inalámbrica de la facultad Politécnica era una cuestión de suerte, aunque la cobertura siempre fuera máxima, los puntos de acceso Wi-Fi G estaban completamente colapsados de clientes Wi-Fi por lo que era imposible conectarse, de hecho, en la mayoría de ocasiones, si nos conseguíamos conectar, el propio AP nos echaba de forma aleatoria.

Esto repercutía negativamente en la opinión de los estudiantes de esta facultad, y las quejas en consejería eran continuas, pero el problema persistía irremediablemente. Recientemente el profesor Enrique de la Hoz me dijo que habían actualizado algunos puntos de acceso con tecnología Wi-Fi N y doble banda simultánea, algo que ayudaría a quitar carga a la banda de 2.4GHz (muy colapsada) y a dar un excelente rendimiento si nos conectábamos a la banda de 5GHz. Dicho esto, empezamos con nuestro análisis de la red inalámbrica en la facultad Politécnica.

Los nuevos puntos de acceso que funcionan en la banda de 5GHz están ubicados en la planta baja en todos y cada una de las zonas del edificio. Nosotros hemos probado el rendimiento en la zona norte, la zona donde están todos los informáticos y en la biblioteca, tanto en la zona baja como en el primer piso.

Facultad Politécnica: Zona Norte

A continuación se pueden ver todos los puntos de acceso con la aplicación Acrylic Wi-Fi y cómo evoluciona la cobertura recibida. Nos llama la atención el gran número de puntos de acceso que hay, la banda de 2.4GHz está totalmente colapsada y hay una gran cantidad de interferencias, por este motivo es tan difícil conectarnos correctamente. El número de clientes conectados está entre los 15 y 20 aproximadamente.

En la siguiente captura se puede ver la saturación de canales en la banda de 5GHz de forma gráfica. Se puede comprobar cómo hay pocas redes en esta banda y no se interfieren entre ellas:

A continuación se puede ver una captura de inSSIDer donde se puede comprobar la cantidad de AP que hay en la banda de 2.4GHz:

Los puntos de acceso que trabajan en la banda de 5GHz tienen activado el doble ancho de canal (40MHz) esto proporciona a los clientes un mayor ancho de banda. Se puede comprobar que usan doble ancho de canal porque los canales son del tipo 116+120 por ejemplo.

Respecto al rendimiento conseguido en la zona norte, hemos sido incapaces de conseguir conectarnos a la banda de 2.4GHz, sin embargo, al conectarnos a la banda de 5GHz y hacer un test de velocidad, el resultado obtenido es el siguiente:

Conseguir un ancho de banda de más de 100Mbps vía Wi-Fi ha sido impensable hasta ahora, usar puntos de acceso que trabajan en la banda de 5GHz ha sido un gran acierto.

Facultad Politécnica: Biblioteca

En la biblioteca es donde se concentran los principales problemas de acceso a la red inalámbrica, los estudiantes necesitan usar sus ordenadores portátiles para buscar información mientras están estudiando.

A continuación se pueden ver todos los puntos de acceso con la aplicación Acrylic Wi-Fi y cómo evoluciona la cobertura recibida.

En la siguiente captura se puede ver la saturación de canales en la banda de 2.4GHz de forma gráfica y cómo hay multitud de redes en el mismo canal, provocando interferencias entre ellas.

En la siguiente captura se puede ver la saturación de canales en la banda de 5GHz de forma gráfica. Se puede comprobar cómo hay pocas redes en esta banda y no se interfieren entre ellas.

Respecto al inSSIDer, se puede observar cómo los AP que trabajan en la banda de 5GHz son Wi-Fi N y utilizan doble ancho de canal (40MHz) para proporcionar el máximo rendimiento posible. Los AP son MIMO 2T2R por lo que conseguiremos una velocidad teórica de hasta 300Mbps. Hubiera sido recomendable que los AP nuevos usaran Three-Stream, pero los equipos serían más caros, y además deberíamos tener clientes Wi-Fi que soportan esta tecnología.

Respecto al rendimiento conseguido en la biblioteca, hemos sido incapaces de conseguir conectarnos a la banda de 2.4GHz, sin embargo, al conectarnos a la banda de 5GHz y hacer un test de velocidad, el resultado obtenido es el siguiente:

Esta velocidad de Internet vía Wi-Fi en la biblioteca era impensable hasta la implantación de estos AP doble banda. Hemos podido comprobar que los AP en la banda de 2.4GHz siguen colapsados, no hemos podido conectarnos a ellos para realizar las pruebas.

Facultad Politécnica: Biblioteca Primer Piso

La biblioteca tiene dos pisos, en el piso inferior encontramos un AP que trabaja en la banda de 5GHz y en la parte superior encontramos otro, en la misma ubicación que en el piso de abajo, proporcionando una buena cobertura inalámbrica al piso superior.

A continuación se pueden ver todos los puntos de acceso con la aplicación Acrylic Wi-Fi y cómo evoluciona la cobertura recibida.

En la siguiente captura se puede ver la saturación de canales en la banda de 2.4GHz de forma gráfica y cómo hay multitud de redes en el mismo canal, provocando interferencias entre ellas.

En la siguiente captura se puede ver la saturación de canales en la banda de 5GHz de forma gráfica. Se puede comprobar cómo hay pocas redes en esta banda y no se interfieren entre ellas.

Respecto al inSSIDer, se puede observar cómo los AP que trabajan en la banda de 5GHz son Wi-Fi N y utilizan doble ancho de canal (40MHz) para proporcionar el máximo rendimiento posible.

Respecto al rendimiento conseguido en la biblioteca, hemos sido incapaces de conseguir conectarnos a la banda de 2.4GHz, sin embargo, al conectarnos a la banda de 5GHz y hacer un test de velocidad, el resultado obtenido es igual que el anterior, unos 50Mbps simétricos, algo impensable antes de instalar estos equipos.

Conclusiones Finales

La red inalámbrica eduroam está formada por múltiples puntos de acceso repartidos por una misma institución para proporcionar la máxima cobertura Wi-Fi a todas las zonas del centro.

El número de clientes conectados a la red inalámbrica está creciendo exponencialmente, sobre todo debido a la popularización de los smartphones, tabletas y ordenadores portátiles que utilizan las personas que se conectan a la red de eduroam. Usando el mismo nombre de usuario y clave, podremos conectarnos a la red inalámbrica con todos nuestros dispositivos de forma simultánea, de forma típica, la mayoría de los usuarios conectan dos dispositivos, el smartphone y el ordenador portátil para trabajar, por lo que estamos duplicando el número de clientes por persona conectada, esto supone un importante problema.

Las redes Wi-Fi, al utilizar el mismo medio de transmisión, la velocidad que obtendrá cada cliente va disminuyendo a medida que crece el número de clientes conectados. Cuando a un punto de acceso se conectan demasiados clientes los usuarios notarán que apenas tienen ancho de banda disponible, e incluso en algunas ocasiones pierden la conectividad inalámbrica con el punto de acceso en cuestión o les aparece el típico mensaje “Conectividad limitada o nula” en su equipo.

En muchos casos hay problemas de saturación de los puntos de acceso, y como hemos dicho anteriormente, los usuarios notan que apenas tienen ancho de banda disponible. En algunos casos, cuando el punto de acceso está muy saturado, no es posible conectarse a la red inalámbrica aunque tengamos la máxima cobertura. Este comportamiento es debido a que no queda ancho de banda disponible para más clientes.

RedIRIS tiene herramientas para monitorizar los proveedores de identidad en eduroam, es decir, la autenticación de los clientes en el servidor RADIUS. Sin embargo, RedIRIS no tiene ninguna herramienta para monitorizar los proveedores de servicio, es decir, no son capaces de medir el rendimiento de los puntos de acceso en tiempo real, por tanto no tienen información sobre si un punto de acceso Wi-Fi está saturado debido a que hay muchos clientes conectados a él.

Hemos comprobado que si un AP que trabaja en la banda de 2.4GHz está libre, o hay muy pocos clientes conectados, cumple relativamente bien con su función, aunque no obtengamos un gran rendimiento por usar tecnología que actualmente está obsoleta (802.11G) ya que los test de velocidad están en torno a los 5-10Mbps simétricos como pudimos comprobar en Magisterio y Medicina. Si además de no haber clientes conectados, estamos muy cerca del AP, el rendimiento se dobla hasta los 15Mbps simétricos aproximadamente (Facultad de Enfermería). Si la primera condición no se cumple, nos será imposible conectarnos al AP, y si lo hacemos, es muy probable que no tengamos conexión a Internet o sea de tan mala calidad que nos sea imposible navegar.

Sin embargo, como se ha podido ver en las pruebas en la Facultad Politécnica, la implantación de puntos de acceso que hacen uso de la banda de 5GHz mejora considerablemente la conectividad inalámbrica. Conseguir una velocidad de 100Mbps simétricos vía Wi-Fi es impensable con los AP antiguos, además de que el problema de la saturación será menos acusado por usar la tecnología Wi-Fi N con dos antenas internas en configuración MIMO 2T2R capaz de proporcionar hasta 300Mbps. Hemos quedado muy contentos con el rendimiento obtenido en esta facultad, esperamos muy pronto ver estos AP con 5GHz en el resto de facultades para mejorar la red inalámbrica eduroam.

Como conclusiones finales, debemos decir que es necesario que la UAH actualice los AP a nuevas tecnologías como 802.11N o 802.11AC para que los estudiantes tengan una conexión a Internet decente. Los beneficios que obtenemos con el Wi-Fi AC frente al Wi-Fi N son los siguientes:

• En la primera generación de equipos con el estándar 802.11ac se utilizará un ancho de canal de 80MHz, el doble que Wi-Fi N. Sin embagro, en la segunda generación se llegará a utilizar 160MHz de ancho de canal, cuatro veces más que Wi-Fi N.
• MU-MIMO (Multi-User MIMO): Permite conectar más dispositivos al punto de acceso de forma simultánea, proporcionando mayor rendimiento a los clientes conectados que el antiguo MIMO.
• Utilización de cuatro flujos de datos (Streams). Con la nueva tecnología Wi-Fi AC, hay equipos que tienen 3 antenas en configuración MIMO 3T3R con los que conseguiremos velocidades de hasta 1300Mbps en la banda de 5GHz.  El fabricante ASUS ha lanzado recientemente un router con cuatro antenas en configuración MIMO 4T4R capaz de conseguir 1700Mbps en la banda de 5GHz.
• Utilización de una modulación de señal de 256-QAM y técnicas para hacer más eficiente la transmisión inalámbrica como LPDC (Low density parity check) y STBC (Space-Time Block Codes).
• Beamforming: los nuevos equipos con Wi-Fi AC incorporan una tecnología capaz de focalizar la señal en un determinado punto para proporcionar mayor cobertura y velocidad allí donde esté el dispositivo.

Esperamos que muy pronto los estudiantes dispongan de puntos de acceso con las últimas tecnologías inalámbricas para tener un acceso a la red sin problemas.

Análisis realizado en Abril de 2014.

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