Informe Control DE Ancho DE Banda PDF

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En este proyecto final se tiene como objetivo verificar la limitación del ancho de banda en un dispositivo de red y la puesta a prueba mediante una configuración de un enlace de baja velocidad congestionado para validar el impacto. Además, y cómo trabajo adicional, se presenta un manual de cómo inco...

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CONTROL DE ANCHO DE BANDA !

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! ! ! ! ! ! FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES! SISTEMAS INALÁMBRICOS EN COMUNICACIÓN DE DATOS! POPAYÁN, 2019!

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN..............................................................................................................3 1. LIMITACIÓN WISP.................................................................................................4 2. LIMITACIÓN ANCHO DE BANDA EN ENLACE CON DISPOSITIVOS NANOSTATION M2.............................................................................................13 3. CONCLUSIONES................................................................................................23

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INTRODUCCIÓN El ancho de banda se mide como la cantidad de datos que se pueden transferir entre dos puntos de una red en un tiempo específico. Normalmente, el ancho de banda se mide en bits por segundo (bps) y se expresa como una tasa de bits. El ancho de banda denota la capacidad de transmisión de una conexión y es un factor importante al determinar la calidad y la velocidad de una red. Hay varias formas diferentes de medir el ancho de banda. Algunas se utilizan para calcular el flujo de datos en un momento dado, mientras que otras miden el flujo máximo, el flujo típico o lo que se considera un buen flujo. Hay varias razones para medir el ancho de banda. Un ancho de banda utilizable bajo, en comparación con el ancho de banda máximo teórico, puede ser indicativo de problemas de red, especialmente si nos encontramos con acusadas diferencias en los valores del ancho de banda utilizables en distintas partes de una misma red que deberían funcionar de la misma manera. Además, es necesaria la medición del ancho de banda para garantizar que las conexiones por las que se paga estén a la altura de lo prometido. Los usuarios domésticos pueden realizar una prueba de ancho de banda en línea, para ver de qué parte disponen realmente en la conexión que les cobra su proveedor de servicios de internet. Se pueden gestionar mejor las conexiones corporativas si se conoce de forma precisa el rendimiento entre las oficinas conectadas a través de las líneas que provee un operador de telecomunicaciones. Para implementar una gestión adecuada del ancho de banda o controles de calidad de servicio (QoS), primero se debe entender qué ancho de banda se utiliza. Una vez hecho esto, la medición continua garantizará que todos los usuarios obtengan el ancho de banda necesario. Una vez que se comprenden los patrones de uso del ancho de banda, y si hay usuarios o aplicaciones específicas que degradan el rendimiento de la red para los demás, se pueden usar herramientas que limiten la cantidad de ancho de banda en uso. Es muy necesario implementar mecanismos de control para el uso eficiente de ese factor escaso, con el fin de administrarlo adecuadamente según las necesidades. Una solución bastante eficiente es aprovechar las funcionalidades que traen los routers y sus funciones orientadas a mejorar la calidad del servicio QoS, las cuales permiten asegurar un flujo de datos ágil en la red, por medio de mecanismos de asignación de ancho de banda a diferentes tipos de tráfico que lo requieran. En este proyecto final se tiene como objetivo verificar la limitación del ancho de banda en un dispositivo de red y la puesta a prueba mediante una configuración de un enlace de baja velocidad congestionado para validar el impacto. Además, y cómo trabajo adicional, se presenta un manual de cómo incorporar la limitación del ancho de banda en un enlace con dispositivos NanoStation M2.

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1. LIMITACIÓN WISP WISP son las siglas de Wireless Internet Service Provider (Proveedor de Servicios de Internet). Es un proveedor de servicios de Internet con una red basada en conexiones inalámbricas. Con el propósito de implementar un mecanismo de control de ancho de banda dentro de una red inalámbrica se ha utilizado el router D-LINK DIR 610, el cual dispone de las funciones necesarias para este fin.

Fig 1. D-LINK DIR 610

Fig 2. D-LINK DIR 610 En primer lugar, se debe realizar la conexión del cable UTP a uno de los 4 puertos LAN del router (Fig 2) y el otro extremo del cable se debe conectar al PC desde el cual se van a hacer las configuraciones. En la Fig 3. se indica gráficamente cómo se deben hacer estas conexiones.

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Fig 3. Conexión para la configuración del D-LINK DIR 610 Por defecto, la dirección IP para la configuración del D-LINK DIR 610 es 192.168.0.1, por lo tanto, se debe garantizar que el adaptador de red Ethernet del PC esté configurado dentro de la misma red del router (Fig 4). De lo contrario, se debe especificar una IP estática que esté dentro de la red.

Fig 4. Verificación IPv4 Address para la configuración Posteriormente, se debe elegir un navegador y escribir la dirección IP que viene por defecto en el router, que como ya mencionamos, es 192.168.0.1. Se despliega entonces la ventana de autenticación (Fig 5).

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Fig 5. Ventana de autenticación En los campos de nombre de usuario y contraseña se debe ingresar “admin”, ya que por defecto el D-LINK DIR 610 viene configurado de esta forma. Después de validarse, se despliega la interfaz de configuración del router (Fig 6).

Fig 6. Interfaz de configuración del router

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En la ventana de configuración de parámetros inalámbricos, se procede a configurar el SSID, la anchura del canal, el tipo de seguridad y el canal. El SSID es el nombre de la red que será visible para los dispositivos que deseen conectarse a esta red (Fig 7). En la Fig 8, se observa una recopilación de los diferentes parámetros seleccionados para el funcionamiento del router.

Fig 7. Configuración del SSID y seguridad inalámbrica D-LINK DIR 610

Fig 8. Resumen de configuración inalámbrica D-LINK DIR 610

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En primer lugar, vamos a obtener el ancho de banda que el proveedor brinda a la red (sin ninguna configuración personalizada por nosotros), y para esto, se hace uso de la herramienta online de medición de velocidad Speedtest by Ookla.

Fig 9. Medición (sin configuración) del ancho de banda con Speedtest by Ookla En la Fig 9. obtenemos que el ancho de banda regular que brinda el router es 32.97 Mbps de bajada y 33.70 Mbps de subida. Con la herramienta de medición en tiempo real del ancho de banda Bandwidth+ (Fig 10), logramos capturar y verificar este comportamiento de velocidad cuando se presenta un proceso de descarga y carga real de videos de alta definición.

Fig 10. Herramienta de medición de ancho de banda en tiempo real Bandwidth+ En la Fig 11. se observa el comportamiento en velocidad cuando se está descargando o visualizando un video de alta calidad. Se corrobora la velocidad que se brinda para esta acción (30.0 Mbps de bajada). 8

Fig 11. Descarga de un video a 30.0 Mbps De igual forma, en la Fig 12. se logra evidenciar el comportamiento de la velocidad de carga cuando se está subiendo un video de alta calidad. Se corrobora la velocidad que se brinda para esta acción (33.9 Mbps).

Fig 12. Carga de un video a 33.9 Mbps

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Luego de verificar el ancho de banda sin ninguna restricción, procedemos a limitarlo en la opción de AVANZADO > QOS (Fig 13). En esta parte habilitamos la opción Activar calidad de servicio (QoS), y establecemos unos valores en kbps los cuales indican lo mínimo a lo que debe estar la velocidad tanto de subida como de bajada. Esta acción se realiza con el objetivo de poner un límite y de esta forma brindar una calidad del servicio adecuada.

Fig 13. Configuración de la QoS En este caso establecemos un límite de 2 Mbps (2000 kbps) para el enlace de subida y 3 Mbps (3000 kbps) para la velocidad de bajada. Es decir, el enlace puede trabajar más lento que anteriormente, sin embargo, no puede disminuir de estos valores. Comprobamos está métrica nuevamente con Speedtest by Ookla, como se muestra en la Fig 14.

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Fig 14. Medición (con restricciones) del ancho de banda con Speedtest by Ookla Se logra observar que el enlace de subida supera los 2 Mbps, con una velocidad de 2.30 Mbps, y de igual forma, el enlace de bajada supera los 3 Mbps, con una velocidad de 3.25 Mbps. Esta medición nos permite corroborar el comportamiento de la modificación de la calidad del servicio, y por lo tanto nuestra limitación dinámica del ancho de banda. Para poder evidenciar con un mayor impacto la distribución del ancho de banda, se establece un límite de 700 kbps tanto de subida como bajada, como se observa en la Fig 15.

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Fig 15. Configuración de la QoS

Fig 16. Medición (con restricciones) del ancho de banda con Speedtest by Ookla En la Fig 16. podemos corroborar el impacto que genera disminuir los límites mínimos de calidad del servicio. Para este caso, páginas como www.youtube.com, la cual fue utilizada para descargar y cargar los videos de prueba, ni siquiera respondió a las solicitudes HTTP debido al ancho de banda tan disminuido.

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Otro elemento, muy detallista de nuestra parte, que se logró evidenciar, es la incapacidad de cargar completamente de los anuncios en la Fig 16, en el Speedtest by Ookla, y esto debido al corto ancho de banda especificado. 2. LIMITACIÓN ANCHO DE BANDA EN ENLACE CON DISPOSITIVOS NANOSTATION M2 Como adición a la práctica, se realizó un enlace con dos dispositivos Ubiquiti NanoStation M2, mediante el cual se logró evidenciar la herramienta que brindan estos componentes con respecto a la limitación de la velocidad de la sesión. El diagrama de red estructurado se observa en la Fig 17.

Fig 17. Diagrama de red En primer lugar, se debe acceder a la configuración del adaptador de red en el computador y ajustar una dirección IP estática en el dominio de 192.168.1.XX (equipo 1: 192.168.1.15), con el fin de acceder a la configuración predefinida de la antena, ingresando a la 192.168.1.20 (dirección predeterminada para las NanoStation M2).

Fig 18. Configuración del adaptador de red 13

Al ingresar a la configuración de la NanoStation M2, nos encontramos con una interfaz que nos pide usuario y contraseña (Fig 19). Estos datos, por defecto, son ubnt y ubnt respectivamente.

Fig 19. Inicio de sesión configuración NanoStation M2 Configuramos el dispositivo 192.168.1.22 como access point (Fig 20) y el 192.168.1.26 como estación (Fig 21-22).

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Fig 20. Configuración del 192.168.1.22 como access point

Fig 21. Configuración del 192.168.1.26 como estación

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Fig 22. Configuración del 192.168.1.26 como estación Luego de realizar las configuraciones en cada NanoStation, procedemos a verificar la existencia de señal entre ambos dispositivos (Fig 23-24).

Fig 23. Existencia de señal desde 192.168.1.22

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Fig 24. Existencia de señal desde 192.168.1.26 Posteriormente, se procede a verificar la velocidad del enlace con la herramienta speed test de estos dispositivos de Ubiquiti (Fig 25-27).

Fig 25. Herramientas de NanoStation M2

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Fig 26. Speed test desde 192.168.1.22 a 192.168.1.26 (visto desde 192.168.0.22)

Fig 27. Speed test desde 192.168.1.26 a 192.168.1.22 (visto desde 192.168.0.26) En las Fig 26-27 podemos corroborar la coherencia que existe al realizar speed test desde el punto de acceso y la estación. Observamos que la velocidad de subida de uno corresponde a la velocidad de baja de otro.

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Ahora, estos dispositivos permiten establecer restricciones con relación a la velocidad del enlace. Para nuestro caso, decidimos establecer que la velocidad de egreso o transmisión del acces point corresponda a 500 kbps, y la velocidad de recepción o ingreso sea 200 kbps. Para ingresar a estas configuraciones se cambia de modo simple a advanced el configuration mode como se observa en la Fig 28.

Fig 28. Configuración de la restricción de velocidad en el enlace Ahora procedemos a realizar las pruebas correspondientes (Fig 29-30).

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Fig 29. Speed test desde 192.168.1.22 a 192.168.1.26 (visto desde 192.168.0.22)

Fig 30. Speed test desde 192.168.1.26 a 192.168.1.22 (visto desde 192.168.0.26) En las Fig 29-30 se logra observar la evidente disminución de la velocidad de bajada y subida de acuerdo con los valores presentados en la restricción establecida en la Fig 28. Esto nos permite corroborar la limitación de la velocidad del enlace con el uso de una herramienta para un diagrama de red formado por dispositivos Ubiquiti. Otra herramienta bastante interesante y que nos permitirá evidenciar en mayor grado el impacto que se genera por la disminución de la velocidad en el enlace, es el retardo o delay presentado por el intercambio de paquetes o ping.

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Antes de realizar la restricción de velocidad se procede a generar 10 pings desde 192.168.1.22 a 192.168.1.26 con el uso de paquetes de 64 y 20000 bytes respectivamente (Fig 31-32).

Fig 31. Pings (SIN restricción de velocidad) con packet size de 64 bytes

Fig 32. Pings (SIN restricción de velocidad) con packet size de 20000 bytes En estos dos ejercicios obtuvimos que se demoró un tiempo de respuesta promedio de 7.22 ms para paquetes de 64 bytes, y 20.73 ms para paquetes de 20000 bytes.

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Luego de realizar la restricción en velocidad del enlace, se procede a generar los mismos ejemplos de pings (Fig 33-34).

Fig 33. Pings (CON restricción de velocidad) con packet size de 64 bytes

Fig 34. Pings (CON restricción de velocidad) con packet size de 64 bytes En estos dos ejercicios obtuvimos que se demoró un tiempo de respuesta promedio de 8.26 ms para paquetes de 64 bytes, y 302.9 ms para paquetes de 20000 bytes. Con estos resultados, podemos verificar que entre menor velocidad haya en el enlace (CON restricción) se obtienen tiempos de respuesta mayores, y de igual forma, cuando se presenta mayor velocidad, el tiempo de respuesta disminuye evidentemente.

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Se realizaron pruebas con paquetes de 64 bytes y de 20000 bytes, con el objetivo que comprobar que para una comunicación con menor congestión (64 bytes), el impacto no es tan notorio en términos de tiempo (7.22 ms vs 8.26 ms). Sin embargo, cuando la cantidad en bytes incremente (20000 bytes), el enlace va a presentar un tiempo de respuesta significativo que impacta en la calidad del servicio (20.73 ms vs 302.9 ms). 3. CONCLUSIONES •

El control del ancho de banda es fundamental para otorgar de manera equilibrada una calidad del servicio lo suficientemente adecuada. Este control permite clasificar los paquetes de tráfico en diferentes categorías o clases a las que otorgará diferente ancho de banda y marcará de diversa forma únicamente en el momento en que esos paquetes salen del router.

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Es muy necesario implementar mecanismos de control para el uso eficiente de ese factor escaso de ancho de banda, con el fin de administrarlo adecuadamente según las necesidades.

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Este proyecto logró evidenciar el impacto de la gestión del ancho de banda en un dispositivo de red router D-LINK DIR610, y las afectaciones presentadas por la disminución en los parámetros de calidad del servicio. De igual forma, se logró demostrar la herramienta de control de velocidad del enlace en una red con el uso de dispositivos Ubiquiti NanoStation M2

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