Identificación geoespacial de redes wi-fi como indicador de penetración de Internet en comunidades urbanas Ricardo Cuberos Instituto de Investigaciones IFAD, Facultad de Arquitectura y Diseño Universidad del Zulia, Maracaibo, Venezuela
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Resumen En este trabajo se analiza la aplicación de un mecanismo expedito de levantamiento de información de campo para determinar la penetración de Internet en sectores urbanos. Para ello propone y aplica una metodología para el uso de tecnologías de descubrimiento cinemático de redes wi-fi en la obtención de indicadores tipológicos de conectividad telemática, caracterizando la localización geográfica de usuarios y servicios inalámbricos de acuerdo a los atributos de las redes que los aglutinan. La metodología planteada se aplicó en un populoso sector residencial de Maracaibo, Venezuela, durante marzo de 2011, el cual se caracteriza por viviendas de larga tradición histórica y modesto precio inmobiliario, tras lo cual se pudo apreciar patrones de localización de tipologías de conectividad de 87 diferentes comunidades de usuarios domiciliarios de Internet.
Introducción La penetración de Internet constituye uno de los más significativos indicadores de incorporación de una comunidad a las particularidades de la sociedad de la información y el conocimiento. Detrás de la televisión por suscripción y la telefonía móvil básica, el uso de puntos de acceso wi-fi representa la fusión de varias tecnologías de comunicación que hoy por hoy constituyen el estado-del-arte en conectividad Web. De esta manera, proveedores y usuarios de wi-fi acceden a Internet a través de los más sofisticados equipos móviles, incluyendo computadores portátiles, teléfonos inteligentes y las recién llegadas tabletas. Contrario a lo que se puede pensar, las tecnologías wi-fi están teniendo una acelerada implementación espontánea en nuestras comunidades, incluso hasta en las más modestas y tradicionales. Esta suposición puede ser corroborada fácilmente a través de software de escaneo de redes inalámbricas instaladas en computadores portátiles con antenas wi-fi, a través del cual no sólo se pueden detectar y caracterizar la señal de dichas redes, sino que incluso con el apoyo de dispositivos de posicionamiento satelital, se puede georeferenciar dichas señales. En este trabajo se pretendió analizar en forma exploratoria la aplicabilidad de dichos mecanismos de descubrimiento geoespacial con la caracterización de los usuarios de dichos recursos Web.
Materiales y métodos Para este objetivo, se planteó una metodología que abordaba cuatro actividades: 1. Preparación de cartografía base del sector y de la plataforma tecnológica para la captura de datos en campo. 2. Levantamiento en campo, desarrollado en modo dinámico a través de registros cinemáticos. 3. Vaciado y procesamiento de señales digitales sobre una plataforma SIG. 4. Análisis de datos, con la depuración de criterios de clasificación de información e interpretación conclusiva de las lecturas. Preparación de cartografía base y levantamiento en campo
Tras la revisión de información disponible sobre el área de estudio en la Unidad de Documentación e Información de la Facultad de Arquitectura y Diseño de la Universidad del Zulia, se seleccionó un plano vectorizado escala 1:5000 basado en un levantamiento aerofotogramétrico de Maracaibo – La Cañada publicado por el entonces Ministerio del Desarrollo Urbano en julio de 1989, así como un mosaico de capturas de pantalla de una imagen multiespectral Quickbird con resolución espacial a 61cm, fechada el 04/12/2009 y publicada por Google Earth. Ambos se georeferenciaron por puntos de control sobre el servicio de mapas base para que publica en línea la compañía ESRI para sus plataformas SIG, adoptando como Datum de salida WGS84 UTM Huso 19 bajo el sistema de Proyección Transversal Mercator, de mayor compatibilidad con navegadores GPS. Se emplearon no menos de 25 puntos de control en cada caso asegurando errores RMS menores a 1,2 metros bajo transformaciones polinomiales de 3er orden. Como plataforma tecnológica, se dispuso de:
Computador portátil con procesador Intel Core 2 Duo 1,83GHz con 3Gb Ram, con alimentación eléctrica a automóvil a través de un inversor de corriente directa de 12 V 150 W.
Tarjeta PCIe de conectividad a redes wifi 802.11a, 811.11b y 802.11g, con alcance típico en espacios interiores hasta de 91 mts (indeterminado en exteriores); soporta autenticación WPA y WPA2 con PAP, CHAP, MDS, GTC, MS-CHAP, y encriptación WEP, AES-CCMP, CKTIP y TKIP en las bandas 2.4GHz y 5 GHz.
Navegador GPS habilitado para WAAS, con una precisión DGPS hasta de 3 metros, con antena con montaje magnético exterior, y configurado WGS84 con registro de puntos de recorrido cada metro.
Para la captura de señales wi-fi se instaló el software inSSIDer versión 2.0.7.0126 sobre MS Windows 7 Professional SP1 con un programa de mediación de conexiones Franson GpsGate v2.6.0.340. Se evaluaron algunos software de capturas wi-fi abiertos más populares en la Web, pero fue esta combinación la que funcionó apropiadamente. Una vez planificada la ruta de recorrido, seleccionado un día habitual entre semana (sin ninguna festividad cercana), configurando el navegador e instalados los equipos en un vehículo automotor tipo rústico, se realizó una campaña de mediciones sobre las 40 hectáreas que abarca la tradicional comunidad de Santa Lucía, en Maracaibo, Venezuela. La captura de lecturas de señales wi-fi se realizó en forma automática por el software de descubrimiento de redes, circulando por todas sus calles en velocidades que no excedieran los 25 km/h para así lograr múltiples lecturas de una misma señal a los efectos de su mejor posicionamiento y validación de características.
Figura 1. Captura de señales wi-fi con el software inSSIDer. A la izquierda, detalles de identificación de redes; a la derecha, geoposicionalemiento de cada lectura. Fuente: Elaboración propia
Vaciado y procesamiento de señales digitales sobre una plataforma SIG. El programa de descubrimiento de redes va almacenando sus registros en formato gpx (GPS Exchange Format), el cual fue convertido al formato shapefile a través de la aplicación gpx2shp. Del levantamiento realizado en campo, se obtuvieron 1905 registros con 25 atributos del tipo texto. Para poder procesarlos, a través de un manejador de bases de datos se crearon los campos numéricos PTO, CALIDAD, RSSNUM y ALTURA alimentados por el valor extraído de los campos de texto FID, SIGNALQUAL, RSSI y ELE respectivamente. Así, se pudo realizar una depuración de tal cantidad de registros, siguiendo una serie de pasos:
Creación de un listado de access point desde donde se emitía la señal wi-fi. Esto se hizo estrayendo de la base de datos registros únicos del campo MAC, correspondientes a la MAC address de los access point; campos como NAME o SSID podían estar repetidos en varias redes. En este listado se identificaron 102 direcciones físicas
Selección de redes a analizar. Los registros de 11 direcciones física identificadas fueron desechados al presentar valores nulos en el campo CALIDAD (un total de 86 registros, un 4,5% del total de lecturas). Asimismo, se eliminaron los registros de las señales que venían de otros computadores (99 lecturas), adoptando sólo aquellos con valor Infrastructure según el campo NETWORKTYP, y seleccionando para procesar 1720 lecturas obtenidas de 87 redes (un 90,28% del total de lecturas).
Selección de lectura más fuerte de cada red. Fue seleccionado el registro cuyo valor en el campo FID correspondiera al valor mayor en el campo CALIDAD de cada red. Se entiende que esa lectura indica la mayor proximidad de la antena al access point y, por lo tanto, el valor a ser georeferenciado. Con el manejador de base de datos se exportó una tabla con 87 registros con los atributos PTO, NAME y CALIDAD.
Dentro de una plataforma GIS, se cargó el shapefile obtenido por el levantamiento en campo y, por asociación relacional con la tabla de valores de lecturas máximas generadas en los pasos anteriores a través de los valores del campo PTO, se seleccionaron los puntos georeferenciados de las mayores lecturas de cada red. Análisis e interpretación de datos Para poder visualizar estas lecturas, fue cargado en la misma plataforma GIS tanto la imagen obtenida de Google como el plano vectorizado previamente georeferenciados. Sobre esta base espacial, se destacaron visualmente las lecturas ya depuradas de las redes wi-fi. Dado que estas lecturas se obtuvieron desde un vehículo en plena calle, los valores de posicionamiento de cada access point resultaron reportados en el espacio público, lo cual podría indicar que la fuente de la señal debía venir del interior de las viviendas que estuvieran a una margen u otra de dicho punto. A modo de revisión se analizó algunos casos particulares en los que las variaciones en intensidad de una misma señal se obtenían cruzando esquinas (lo cual podía dar indicios de sobre cuál margen de la vía debía estar la fuente), pero este criterio resultaba incierto en la mayoría de los casos por lo cual fue desechado. Además, introducía una consideración que poco aportaba al objeto de esta investigación. Asimismo, de esta revisión se detectó que una red en particular que arrojó numerosísimas lecturas, denominada bolipuertos. Esta red generó 307 de las 1720 lecturas depuradas (17,85%), cuyos valores crecientes señalaban hacia un origen externo al área de estudio. Posteriormente se conoció que esta poderosa y singular red wi-fi se genera en el vecino Puerto de Maracaibo con una amplia cobertura espacial para uso administrativo de los operarios de dicha instalación. Así, se realizó una caracterización de las redes en virtud de ocho parámetros:
Identificación: cada red posee un nombre asignado por su administrador (SSID o Service Set IDentifier). Este nombre puede ser (por defecto) el de la marca del fabricante del enrutador inalámbrico, hasta un nombre complejo cuyo “descubrimiento” pudiera ocultarse ante exploradores de acceso indeseados
Canales: Si bien las transmisiones se realizan predominantemente en la banda de los 2,4 Ghz, existen pequeñas variaciones en sintonía fina que permiten tener múltiples rangos estrechos de transmisión llamados canales dentro de esta misma banda. Existen canales usuales (el 6 por defecto, 1 y 11 como alternativos) y canales intermedios de configuración detallada.
Figura 2. Separación de canales wireless en 2.4 GHz Fuente: http://www.dd-wrtenespanol.com
Privacidad: Las señales transmitidas entre los usuarios y el enrutador inalámbrico pueden tener diferentes niveles de seguridad, que pueden ser desde ninguna (o abierta) pasando por sistemas de configuración creciente como WEP (Privacidad Equivalente al Cableado) WPA (Acceso Protegido Wi-Fi) o RSNA (Red de Seguridad Robusta). La implementación de estos modos de autenticación de usuarios requiere hardware que los soporte y administradores de redes que los entiendan.
Potencia: la transmisión de una señal wi-fi requiere del intercambio de intensidad electromagnética tanto del enrutador inalámbrico como desde el dispositivo de acceso. La mayoría de los equipos posee una potencia de penetración suficiente para el ámbito de un hogar (y similar a la del dispositivo móvil), pero dado que ésta es inversamente proporcional a la distancia y a la existencia de barreras físicas, se requerirá de equipos de mayor potencia de transmisión, repetidores o antenas externas cuando se desea un área de cobertura mayor (y dispositivos móviles especialmente configurados).
Calidad: Se obtiene por una relación inversamente proporcional al ruido, evaluando el porcentaje de paquetes de datos cuyo éxito de transmisión ha sido verificado desde la fuente.
Velocidad de transmisión: los intercambios de paquetes de datos pueden darse hasta ciertos niveles de transferencia. Si bien hace pocos años, la transferencia se hacía hasta en velocidades de 11 Mbps, los access point actuales pueden lograr transmisiones de 300 Mbps.
Banda de transmisión: las conexiones wi-fi usualmente se realizan en la frecuencia de los 2,4 GHz. El incremento de dispositivos que utilizan esa banda para compartir señales (como los teléfonos y altavoces inalámbricos) ha ocasionado una saturación que ha introducido el uso de la banda de los 5GHz.
Filtrado de dirección física: con el objeto de proteger las redes de dispositivos de descubrimiento (como el empleado en este trabajo), existen modos de ocultar la MAC address del access point. No obstante, existen mecanismos de fuerza para poder obtener con poca dificultad esta dirección.
La calificación de estos ocho factores puede así jerarquizarse en calificaciones alta, media y baja, de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 1. Calificación de señales wi-fi de acuerdo a parámetros de transmisión. Característica
Calificación ALTA
Calificación MEDIA
Calificación BAJA
CODIFICADO
CASUAL
POR DEFECTO (ROUTER)
6
1 u 11
OTROS
WPA-CCMP WPA-TKIP / RSNA-CCMP RSNA-TKIP
WEP
NONE
Menor a 79 dBm
Entre 80 y 89 dBm
Mayor a 90 dBm
CALIDAD (%)
Mayor a 52%
Entre 27 y 51%
Menor a 26%
VELOCIDAD
Hasta 144/150/300 Mbps
Hasta 130/54 Mbps
Hasta 11 Mpbs
5 GHz
2,4 GHz
2,4 GHz
SIN FILTRAR
SIN FILTRAR
IDENTIFICADOR CANAL PRIVACIDAD POTENCIA (ruido)
BANDA FILTRADO
FILTRADO
Fuente: Elaboración propia
Una vez realizada esta jerarquización, se procedió a representar gráficamente la calificación de cada señal considerando tales parámetros. En la figura 2 se expresan los valores gráficos de 5 de estos parámetros: los diámetros de los círculos que representan cada red son meramente indicativos de una jerarquía visual.
Figura 3. Clasificación y distribución de redes wi-fi según sus características, en Santa Lucía, Maracaibo. Fuente: Elaboración propia
Resultados Reconociendo el nivel de complejidad tanto en conocimiento como en costos que implica el logro de las calificaciones más altas en la instalación de una red wi-fi considerando cada uno de los parámetros anteriores, se puede categorizar hipotéticamente tres tipos de redes wi-fi, asociadas a igual tipología de usuarios:
redes institucionales: aquellas funcionan con sistemas potentes con altos niveles de privacidad y con nombres ocultos o debidamente codificados;
redes domésticas formales: aquellas configuradas por profesionales, con nombres propios y configuradas con cierto nivel de privacidad; y
redes domésticas informales: aquellas para servicios doméstico casual, sin configuraciones de privacidad ni de nombre de la red, con potencia suficiente para el interior del hogar.
Estas tipologías de redes basadas en las configuraciones de las redes wi-fi, pudieran estar asociadas a ciertos niveles de penetración de la Internet en una comunidad, ya sea limitado a un uso estrictamente
empresarial, a una aplicación profesional o a una difusión ampliamente social, de acuerdo a la tabla propuesta a continuación. Tabla 2. Propuesta de niveles de penetración de Internet a partir de señales wi-fi.
Característica PRIVACIDAD POTENCIA NOMBRE CANAL Penetración
Doméstico Informal
Doméstico Formal
Institucional
ABIERTA
WEP
WPA / RSNA
BAJA
MEDIA
ALTA
ROUTER
CASUAL
CODIGO
6
1 u 11
OTROS
SOCIAL
PROFESIONAL
EMPRESARIAL
Fuente: Elaboración propia.
Estos niveles de penetración de la Internet pueden manifestarse en forma inclusiva; esto es, que de acuerdo a las características del sector, la penetración social puede incluir penetración profesional y empresarial, o viceversa, que cuando la penetración es profesional, puede ya estar incluyendo la empresarial y la social. Pretendiendo hacer una caracterización espacial de esta penetración, se puede obtener una cartografía y su representación 3D como la indicada en l figura 4.
Figura 4. Penetración de la Internet a través de señales wi-fi en Santa Lucía, Maracaibo. Fuente: Elaboración propia
Al contrastar esta representación con la caracterización urbana del sector, se aprecian algunos patrones:
Los espacios con mayor antigüedad desde el punto de vista de la trama urbana, poseen mayor densificación de señales wi-fi, tanto de carácter profesional como social
Los espacios cuya trama urbana posee menor antigüedad, evidencian una penetración básicamente social
Los espacios con mayores niveles de renovación para su incorporación en la dinámica urbana general, poseen penetración empresarial, profesional y social.
Es por esto que para el caso de estudio, donde la penetración es empresarial, se incluye a las otras dos, y donde es profesional, incluye a la social, mientras que existen sectores con una penetración exclusivamente social. Este es un fenómeno bastante interesante, ya que en un proceso de inserción de una tecnología, suele haber sectores donde ésta se presente exclusivamente dentro del sector productivo y no en el ámbito familiar. Para el caso de estudio, la tecnología se presenta en gran parte de los hogares sin
importar su ubicación, mientras que su uso profesional o incluso empresarial se encuentra limitado a ciertos sectores de la geografía.
Conclusiones La presencia de diferentes dispositivos para el uso de Internet (enrutadores, access point, dispositivos portátiles) pueden resultar un indicio útil para apreciar la penetración de estos servicios y, colateralmente, la incorporación de una comunidad a la sociedad de la información. La formulación de una metodología de detección y análisis de redes wi-fi en sectores urbanos, y su aplicación experimental en un área histórica de la ciudad de Maracaibo, la cual permanece con su arquitectura sencilla de la primera mitad del siglo XX, y que se encuentra poblada con comunidades de ingresos modestos, permite evidenciar una gran penetración social del Internet, contrariamente a la presunción de su limitación a estratos pudientes y ámbitos meramente académicos y comerciales. La apreciación de numerosas redes de carácter doméstico en forma más extensa que las redes profesionales o empresariales, sugieren que las tecnologías wi-fi ya han llegado a un nivel de uso ampliamente social. Una tecnología emergente usualmente se limita a entornos productivos, siendo esporádico su uso doméstico; en este caso, la socialización de la tecnología ha permitido un escenario contrario. La detección de redes wi-fi resultan sólo un indicio rápido de la penetración de Internet. La validación de las consideraciones planteadas en este estudio con un trabajo de campo hogar por hogar, permitiría afinar las calificaciones de redes y usuarios. Y el despliegue de otros métodos de estudio, como la detección de señales móviles celulares o redes bluetooth, los inventarios de suscriptores de televisión por suscripción y las caracterización del uso de estos recursos de comunicación, podrán permitir un entendimiento aún más claro de los modos de manifestación de la sociedad de la información en las comunidades, al servicio de la educación, la gestión pública y el desarrollo humano sustentable. Esto constituirá seguramente una agenda de investigación transdisciplinaria por los próximos años y en distinto escenarios académicos, sociales y comerciales.
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