37 - TEORÍA - Cada xeración de Wi-Fi

Volver ao curso

Primeiro logo de Wi-Fi. O yin-yang fai alusión á compatibilidade entre todos os dispositivos.
Primeiro logo de Wi-Fi. O yin-yang fai alusión á compatibilidade entre todos os dispositivos.

O estándar IEEE 802.11 é coñecido mundialmente como Wi-Fi ou WiFi (erróneamente asociado a “Wireless Fidelity”). Impúxose como o estándar doméstico e de empresa para as comunicacións inalámbricas en rede local (WLAN, Wireless LAN). Creouse en 1998 e se democratizou a medidados da década dos 2000.

Converteuse no equivalente ó ethernet de par trenzado (100-BASE-T, 1000-BASE-T… estándares IEEE 802.3) pero aplicado a medios sen fíos. Hoxe en día ethernet e Wi-Fi son inseparables.

Cada xeración de Wi-Fi

Imaxe: Linksys
Imaxe: Linksys

Temos dúas nomenclaturas: a estándar (b, g, n…) e a nova numeración (4, 5, 6…).

Tabla resumen de NASeros
Tabla resumen de NASeros

Cambios nos iconos coa nova nomenclatura:

Características avanzadas

MIMO, Beamforming, color BSS → Ver ligazons de NASeros ó final

Wi-Fi MESH

Wi-Fi MESH. (“Wi-Fi mallada”). O normal é que nunha rede de cableado estruturado os APs Wi-Fi se conecten en estrela ós switches. Isto é así sempre que é posible, pero hoxe en día están moi de moda os AP mesh, que crean enlaces directos entre si mediante Wi-Fi:

PROBLEMA: Case ningunha marca usa o sistema estándar 802.11s. No seu lugar, Ubiquiti usa o seu sistema, Asus o seu… fano así fara que te “cases” coa súa marca.

Casi ninguna marca usa el sistema estándar. En lugar de eso, Ubiquiti usa su sistema, Asus el suyo… lo hacen para que te “cases” con una marca. Ya lo sabéis, pero yo, muy fan de Ubiquiti. Más info en NASeros: Master Class sobre redes wifi y redes mesh.

Handover (traspaso entre puntos de acceso)

O protocolo 802.11r permite facer handover (mal chamado roaming no ámbito da Wi-Fi) entre distintos APs colindantes na mesma rede.

Roaming (traspaso entre redes distintas)

O protocolo 802.11k permite facer roaming entre distintos APs que pertenzan a diferentes redes colindantes.

Frecuencias

Banda de 2,4 GHz

En Europa fórmana 13 canais (14 no Xapón) de 20 MHz de ancho (22 MHz en certas fontes). Potencia máxima: 20 dBm (100 mW). Ejem, ejem.

O ancho de banda total é menor de 100 MHz, insuficiente para acomodar nin os 13 canais nin moito menos as bandas de garda que debería haber entre eles. Así que se optou por solapar os canais co pretexto de que a maior parte da potencia está na zona central do canal (a excepción do Ch.14):

Isto foi unha pésima idea. Á saturación de puntos de acceso en zonas urbanas sumouselle o feito de que o usuario medio non sabe que canais consecutivos practicamente están na mesma frecuencia. En realidade, en Europa só hai tres canais que respecten as bandas de garda recomendadas:

Este despropósito poido (e quizáis debería) ter acabado co estándar Wi-Fi, pero non foi así.

Caso estrano: En Wi-Fi “n” é posible agregar dous canais (2x20 = 40 MHz) duplicando a velocidade. Na realidade non é posible posto que a normativa (e por tanto os APs) requiren que non haxa sinais no ancho de banda ocupado, o que é practicamente imposible. Isto se pode evitar usando APs co sistema operativo DD-WRT.

Vantaxes da banda de 2,4 GHz:

Desvantaxes da banda de 2,4 GHz:

Banda de 5 GHz

En España se poden usar os canais 36-64 y 100-140, igual que no resto de Europa.

Así, podemos ter 19 canais de 20 MHz, 9 canais de 40 MHz (escenario máis típico), 4 canais de 80 MHz ou 2 canais de 160 MHz. Non se solapan.

A potencia máxima depende do escenario, pero xeralmente sería, 23 dBm (200 mW) e 30 dBm (1W) respectivamente para equipos novos con marcado CE a partir de 2015 (ETSI EN 301 893 V1.8.1). Fonte: Wiki de Bandaancha.

Máis info en Wikipedia: List of WLAN channels

Vantaxes da banda de 5 GHz:

Desvantaxes da banda de 5 GHz:

Outras bandas

6 GHz, 60 GHz… ofrecerán moito ancho de banda por canal, moita velocidade de transferencia (>1 Gbps) a costa de reducir drasticamente o alcance do AP a uns poucos metros. Usaranse en agregación ou roaming coas bandas de 2,4 e 5 GHz.

Tamén existe unha banda de 868 MHz que busca o contrario: longo alcance e pouco ancho de banda, pensanda para usar na IoT de xeito similar a LoraWAN, Z-Wave, etc.

Parámetros de radio no estándar 802.11

Parámetros de cantidade de sinal:

El transmisor tiene -40 dBm de potencia. Si el cliente se ubica en el primer círculo, tendrá un RSSI de -60. En el segundo, de -80...
El transmisor tiene -40 dBm de potencia. Si el cliente se ubica en el primer círculo, tendrá un RSSI de -60. En el segundo, de -80...

O RSSI sempre é moito menor que a potencia transmitida. Isto depende da distancia do enlace, da frecuencia, dos obstáculos, materiais reflectantes… Podes calcular as perdas no espazo libre neste enlace.

¿Por que o RSSI toma valores negativos? O teu AP/router emite unha potencia de 20 dBm, pero ti recibes o sinal a uns -80 dBm. No camiño se perderon 100 dBm. Que sexa negativo non é “raro”, só quere dicir que é un valor inferior ó valor de referencia do decibelio (1 mW para dBm).

Distancia ó AP e velocidades de transmisión reais

Cando dicimos que un estándar Wi-Fi ten unha velocidade de bits de 11, 54, 300, 1300 Mbps, referímonos a que ten esa velocidade en condicións óptimas (a escasos metros do AP e sen outros clientes conectados).

Un enlace Wi-Fi n típico. Se o buscas mcsindex.com, en Wi-Fi N, índice 7 implica uns 73 Mbps con modulación 64-QAM. Estamos moi preto do AP, así logramos velocidades tan elevadas.
Un enlace Wi-Fi n típico. Se o buscas mcsindex.com, en Wi-Fi N, índice 7 implica uns 73 Mbps con modulación 64-QAM. Estamos moi preto do AP, así logramos velocidades tan elevadas.
Cliente Wi-Fi n preto do AP: 40 MHz de ancho, MCS 15, 300 Mbps
Cliente Wi-Fi n preto do AP: 40 MHz de ancho, MCS 15, 300 Mbps
Cliente Wi-Fi ac preto do mesmo AP: 80 MHz de ancho, MCS 7, 650 Mbps
Cliente Wi-Fi ac preto do mesmo AP: 80 MHz de ancho, MCS 7, 650 Mbps
Lonxe do AP: Wi-Fi n con 20 MHz, MCS 0, 5 Mbps
Lonxe do AP: Wi-Fi n con 20 MHz, MCS 0, 5 Mbps
Índices MCS para 5 GHz nunha Ubiquiti M5 para Wi-Fi n
Índices MCS para 5 GHz nunha Ubiquiti M5 para Wi-Fi n

Cando o AP se satura de clientes, ou cando detecta que hai moitos paquetes erróneos, baixa a velocidade. Así, estes termos están relacionados:

Bótalle unha ollada á táboa de índices MCS para Wi-Fi “n” e “ac”:

O ancho de banda do canal está prefixado no AP. Non se reduce excepto no caso de 40 MHz na banda de 2,4 GHz, que en canto hai máis AP na zona baixa a 20 MHz.

Parámetros lóxicos e de seguridade

Parámetros de identificación:

Parámetros de seguridade:

En resumo:

Falemos de “auditar” Wi-Fis, coñeces WiFiSlax e Backtrack? Non? A moda de reventar a Wi-Fi do veciño baixou cando as tarifas de datos 3G/4G comezaron a ofrecer varios GB por mes.

Hardware

Temos dous equipamentos de rede típicos:

Cables e conectores usados en Wi-Fi

No ámbito doméstico:

Ámbito profesional:

Antenas caseiras

Fotografía: WmJR
Fotografía: WmJR

Isto non estaría completo sen a antena do paquete de Pringles (“cantenna”) e outras artistadas: Planos de antenas para redes Wi-Fi.

Outros: medicións de campo e mapas de calor

No seguinte vídeo fago unha serie de medicións espectrais na banda de 2.4 GHz usando un SNA RigExpert IT-24:

Máis información

Existen equipamentos profesionais moito máis caros, pero o Rigexpert funciona ben e é económico.

En canto á elaboración de mapas de calor, hai numerosas aplicacións como VisualRF Plan e Ekahau HeatMapper.

Ekahau HeatMapper
Ekahau HeatMapper

Máis info

Historia da Wi-Fi en NASeros (con audio en podcast):


Volver ao curso