Como funcionan las redes WIFI

analicemos un poco cómo funciona realmente la Wi-Fi, estándar 802.11 de la IEEE.

La velocidad real en Wi-Fi no es ni por asomo la teórica

Pese a que cada vez hay más routers compatibles con la última versión de Wi-Fi (inclusive la 802.11n ), la mayoría de los portátiles y routers de unos años hacia acá emplean la versión de 2007 802.11g, que ofrece hasta 54 Mbps de velocidad teórica.

Y recalco lo de teórica porque el propio protocolo consume con sus mensajes de control tiempo de transmisión, con lo que la tasa de datos útil baja, fenómeno que se maximiza si hay varias redes vecinas trabajando en las mismas frecuencias (o canal).

Pérdidas por el propio funcionamiento del protocolo

Empezando por los mensajes, y como Wi-Fi está basado en gran parte de su especificación en el estándar Ethernet cableado (IEEE 802.3), hereda el mecanismo de protección ante colisiones CDMA/CD para evitar que dos equipos envíen su mensaje simultáneamente, choquen entre sí en el cable y el resultado sea inteligible, con la consecuente pérdida de rendimiento ya que será necesaria una retransmisión. A esto le añadimos que el medio por el que la Wi-Fi opera (aire) es mucho más caótico que el cable ya que, además de tener que guardarse ante las propias interferencias en la red, hay que tener en cuenta las redes vecinas y otros factores externos.

Para reservar el medio y que únicamente un dispositivo radie su información se hace uso de las tramas RTS/CTS, Ready to Send (Listo para Enviar) y Clear to Send (Vía libre para enviar). El primero es la solicitud que hace el interesado en transmitir hacia la red, y el segundo es el que envía el punto de acceso para decirle que el medio está disponible y para informar al resto de ordenadores de la red que durante un tiempo ellos no van a poder emitir. Como podréis suponer esto no es inmediato, y conjuntamente con otros mensajes de control, la velocidad real máxima de la Wi-Fi baja aproximadamente un 50% respecto a la teórica, quedándose en 27,3 Mbps en 802.11g (54 Mbps teóricos) y a 5,6 Mbps con 802.11b (11 Mbps teóricos).

… que se agrava si hay redes WiFi antiguas cerca

Pero la cosa se complica cuando en nuestra vecindad hay una red 802.11b y nosotros estamos usando en las mismas frecuencias nuestra Wi-Fi 802.11g, ya que en el mismo medio interfieren dos tecnologías totalmente distintas. Vamos a intentar explicarlo de forma fácil sin demasiada palabrería técnica.

Las dos versiones del estándar emplean diferentes técnicas de modulación de las señales. Mientras el más nuevo 802.11g emplea OFDM, 802.11b usa DSSS, por lo tanto, hay un grave problema de entendimiento entre ambos para determinar que el medio está libre y se puede transmitir.

Para entenderlo mejor,  el supuesto de que estamos en una conversación con alguien británico, y sabe algo de español. Nosotros sólo sabemos hablar en español. Si él (es la estación 802.11g) empieza a hablar inglés con nosotros (somos la estación 802.11b) a su ritmo nativo, lo que va a ocurrir es que no nos enteraremos absolutamente de nada. Por lo tanto, lo que puede hacer es hablarnos en castellano, pero como su nivel no es tan alto, lo hará más despacio y en todo caso la comunicación será viable.

Este símil es totalmente válido para comprender lo que sucede en estas situaciones entre dos redes Wi-Fi de tecnología distinta que coexisten. 802.11g es retrocompatible, por lo que se puede comunicar empleando la modulación DSSS con los dispositivos del antiguo estándar, a una velocidad mucho más lenta de a la que podría idealmente.

A este mecanismo se le llama Protección, y emplea mensajes CTS-to-self (CTS a uno mismo), que se añaden a las RTS/CTS explicadas anteriormente. Este CTS-to-self no es más que un paquete CTS normal emitido en modulación DSSS (más lentamente por tanto) por el que pretende transmitir datos, para que de este modo las estaciones antiguas puedan comprender que el medio pasa a estar indisponible para ellas.

Este proceso añade un plus de retardo en el sistema, y hace caer todavía más el rendimiento real de nuestra red 802.11g, que de sus flamantes 54 Mbps teóricos y válidos para casi cualquier cosa, nos quedamos en unos escasos 13 Mbps que ya sufren para hacer streaming de video de alta definición.

Se puede crear un cuello de botella con la conexión a Internet

Con esta explicación ahora podemos entender las quejas de clientes que contratan a su operadora velocidades por encima de la decena de Megabits por segundo y la utilizan vía Wi-Fi, que ven cómo la velocidad que obtienen descargando no es la prometida, pero el fallo puede no estar en la operadora, sino en su propia casa, ya que es el enlace inalámbrico el que hace de embudo al no poder rendir más de 6 Mbps en el mejor caso, y 1 Mbps en un caso urbano habitual con una densidad de redes Wi-Fi ya importante. Y esto es independiente de la potencia de la señal que recibamos (el nivel de cobertura que indica el sistema operativo). De hecho, si la señal se debilita, podemos perder más rendimiento.

Bueno, y ahora, ¿cómo podemos aumentar el rendimiento de nuestra Wi-Fi? seleccionando el canal con menos perturbaciones por efecto de otras redes vecinas o por otras razones (p.ej. teléfonos inalámbricos) para emitir con él.

Entendiendo el reparto de canales de la Wi-Fi

Para ello debemos conocer cómo se reparte la banda libre de frecuencias situada alrededor de los 2,4 GHz que emplean este tipo de redes . Con 802.11g, una antena emplea un ancho de banda de 20/22 MHz para transmitir sus datos, mientras que los trece canales en los que se divide la banda otorgada para Wi-Fi , se separan 5 MHz entre ellos. Empezamos mal. En efecto, cuando usamos un canal para emitir estamos rellenando con nuestros datos los adyacentes.

De hecho, cuando se planifica una red inalámbrica a lo grande (un campus, una ciudad…), se suelen emplear canales que no se solapan entre sí, como por ejemplo la tripleta conformada por el canal 1, 7 y 13, tal y como podemos ver en la gráfica de a continuación. Otra opción es usar los canales 1, 6 y 11.

Pero cuando hablamos de los routers que las operadoras nos regalan (o que compramos por nuestra cuenta), vienen con un canal predefinido para nuestra Wi-Fi, que puede ser configurado entrando en el panel del router, pero que la gente en general no suele cambiar.

Por poner ejemplos, los routers de algunos ISP suelen llegar preconfigurados con el canal 6. El resto, optan por el canal 11. Estos dos suelen ser los más saturados de todos, y son los elegidos porque entre ellos no se interfieren, así que estas redes solo “molestan” a las de su mismo canal y a los adyacentes que no se suelen usar por defecto. Por ejemplo, si usamos el 6, afecta al 4, 5, 7 y 8.

Otros optan por añadirles una función para que sea el router que de forma automática decida cuál es el canal a usar. Éstos suelen elegir el canal más vacío que encuentran, no el que menos interferencias tiene, y está bastante desaconsejado.

Por esto, debemos usar alguna herramienta como inSSIDer para analizar el espectro de nuestra red inalambrica, dentro de la zona que queremos colocar nuestro Access Point (AP) wifi.

en otro articulo, explicare como usar el inSSIDer

gracias !!!

2 Responses to Como funcionan las redes WIFI

  1. ZERO dice:

    Exelente explicacion gracias.

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