Decibel (dB) en Wireless

El decibel (dB) originalmente es utilizado para comparar los niveles de intensidad en el sonido, pero en wireless se aplica directamente a la potencia. Se utiliza una función logarítmica donde se comparan valores  de potencia absolutos (P1 y P2).

donde:
P2 es el valor de interés y P1 comúnmente llamado valor de referencia. Se puede representar la función con un logaritmo de la división de ambos valores:

Con esta función tenemos un resultado en decibeles (dB), de dos valores con potencia absoluta (watts).

Existen 3 casos para determinar el valor dB en la comparación de dos radios de manera mental, para ello se utilizan 3 leyes que en el ambiente wireless se conocen como la ley de 0, la ley de 3 y la ley de 10. Si estas interesado en presentar el ccna Wireless, te recomendamos recordarlas.

Ley de 0.- Se refiere a un valor de 0 dB que se da siempre que ambos radios tienen el mismo valor de potencia, por lo tanto si aplicamos la función, el valor de la división con dos  radios iguales seria de 1 y el logaritmo de 1 es 0.
10log(1) = 0 dB.

Ley de 3.- Se refiere a un valor de 3 dB que se puede representar tanto positivo como negativo. Cuando es un valor positivo (3db) es porque el valor de la potencia de interés (P2) es el doble de la potencia de referencia (P1). Mientras que si el valor es negativo (-3dB) es porque el valor de potencia de interés (P2) es la mitad del valor de referencia (P1).
-Cuando P2 es dos veces P1, la relación es siempre 2. Por lo tanto:
10log(2) = 3 dB.
-Cuando P2 es la mitad P1, la relación es 1/2,  Por lo tanto:
10log(1/2) = -3 dB.

Ley de 10.- Se refiere a un valor de 10 dB que se puede representar tanto positivo como negativo. Cuando es un valor positivo (10db) es porque el valor de la potencia de interés (P2) es diez veces de la potencia de referencia (P1). Mientras que si el valor es negativo (-10dB) es porque el valor de potencia de interés (P2) es la décima parte del valor de referencia (P1).
-Cuando P2 es 10 veces P1, la relación es siempre 10. Por lo tanto:
10log(10) = 10 dB.
-Cuando P2 es una décima de P1, entonces la relación es 1/10. Por lo tanto: 10log(1/10) = -10 dB.

Para terminar de entender el cálculo de los dB entre dos radios ponemos algunos ejemplos:

Ejemplo 1:

Ejemplo 2:

Ejemplo 3:

Te invitamos a que participes con la validación y comprensión de los 3 ejemplos mencionados. En un ambiente laboral no son muy utilizados pero, para la comprensión de las redes inalámbricas es indispensable, al igual que si planeas obtener alguna certificación de redes inalámbricas puede ser que se vean algunas preguntas enfocadas a este cálculo.

Radio Frecuencia en Wireless

Para entender el proceso de la transmisión de datos de manera inalámbrica debemos de tener en cuenta ciertos conceptos sobre las señales.

La idea de la señal inalámbrica es la transmisión desde un remitente a un destinatario mediante ondas electromagnéticas, la ventaja principal de estas ondas es que siempre en un espacio libre se encuentran sus campos magnético y eléctrico en un ángulo recto entre ellos.

 

¿Qué es la frecuencia?

Se define frecuencia al número de ciclos por segundo de una señal y su unidad de medida son los Hertz. No es complicado de entender esta definición, teniendo en cuenta que un ciclo es cuando la señal marca un punto de origen y el punto final es antes de volverse repetitiva la señal.

¿Qué es la Longitud de Onda?

Es la distancia física de una onda que viaja a través del espacio libre y su unidad de medida es lambda (λ). En las redes inalámbricas si pudiéramos apreciar visualmente lambda se reflejaría de 4.92 pulgadas en la frecuencia de 2.4GHz y de 2.36 pulgadas en la de 5GHz.

 

¿Qué es la Amplitud?

Se puede definir como la distancia que existe desde el punto más alto de la onda hasta el punto más bajo. Y en las redes inalámbricas se entiende como la fuerza o energía en la que se está transmitiendo la señal para llegar a su destino.

 

Teniendo presentes estos conceptos podremos entender la manera en la que se comportan las señales. También es importante mencionar que en el espectro de frecuencia electromagnético las redes inalámbricas se encuentran en el rango de 1 GHz que se define como microondas y radar. Te invitamos a que reconozcas los diferentes rangos de frecuencia que existen en el mundo  buscando “Espectro electromagnético”,  te darás cuenta los has oído alguna vez y que algunos los utilizas diario.

 

 

 

Conceptos básicos de las redes inalámbricas.

Para la conexión inalámbrica (WiFi) contamos con dos bandas de transmisión 2.4GHz y 5GHz. denominadas ISM que significa Industrial, científica y médica, nombrada así por sus siglas en ingles Industrial, Scientific and Medical. Y es un rango de radiofrecuencias reservadas para el uso libre no comercial. Estas frecuencias varían dependiendo del país donde radiques, en México la dependencia encargada de la regulación de estas frecuencias es la COFETEL (Comisión Federal de Telecomunicaciones).

 

¿Qué es IEEE 802.11?

El estándar IEEE 802.11 es el que define las dos capas inferiores del modelo OSI (Capa1 “Fisica” y Capa 2 “Enlace de Datos) en una red inalámbrica de área local (WLAN).

 

¿Que definen los estándares 802.11?

En las redes inalámbricas los estándares nos ayudan a definir si estamos trabajando con 2.4GHz o con 5GHz.

La frecuencia 2.4 GHz usa el estándar 802.11b/g/n, y es el estándar común en la mayoría de los dispositivos debido al costo de implementación. La banda de 2.4 GHz cuenta con 14 canales de transmisión, dispone de sólo tres canales donde no se sobreponen las señales.

La frecuencia 5GHz usa el estándar 802.11a/n/ac. En total, hay 23 canales que no se sobreponen donde cuatro de ellos tienen limitaciones según la ubicación, es aquí donde entra la COFETEL.

No olvides que los dispositivos que usamos día a día conectados en una red WiFi, comúnmente se encuentran trabajando en la banda de 2.4 GHz y al tener solo los canales 1, 6 y 11 para transmitir, provoca que la saturación del canal donde estamos conectados se pueda ver afectada por otras señales que trabajen en 2.4GHz. Te invitamos a analizar el espectro de la señal donde te encuentras con aplicaciones gratuitas que puedes descargar en tu smartphone, las puedes buscar como wifi análisis.

Redes inalámbricas, ¿Porqué tengo mala calidad?

Actualmente, el requerimiento de los usuarios de mantener sus equipos conectados a Internet es mayor, tanto en dispositivos como en ancho de banda.

Se está haciendo costumbre colgar a la red distintos dispositivos y es cuando llega el momento de tener problemas con la red inalámbrica. Por ejemplo, un directivo lleva consigo su teléfono personal, el de la empresa,  smartwatch, iPad, laptop, AppleTv y el teléfono IP inalámbrico empresarial, incluso hasta el roku!

¿Porqué llegamos a tener problemas?

Los puntos de acceso (Access Points) o AP´s tienen algunas limitantes, dependiendo el modelo y sus características pero obviamente todo tiene un límite. En este caso, la cantidad de dispositivos, el ancho de banda, la cobertura, interferencias provocadas por un mal diseño o las aplicaciones que exigen poca latencia como el video son las principales causas de una mala experiencia del usuario.

Estamos acostumbrados a un mal diseño de estas redes inalámbricas, desde la falta de segmentación de redes, el acceso a visitantes no controlado, la colocación de AP´s “donde sea más sencillo o no se vean feo”, la mala planeación de canales radiados provocando interferencias entre los mismos AP´s.

En algunas ocasiones he escuchado a personas comentar que elevando la potencia de transmisión del Access Point tendrán mejor cobertura. ERROR, ya que esto no significa que el dispositivo (Smartphone, tablet, laptop, etc.) tendrá la potencia para regresar la señal al AP.

Puedes revisar tu mismo con algunas herramientas gratuitas el traslape de canales, como por ejemplo la aplicación para Android Wifi Analyzer (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.farproc.wifi.analyzer&hl=es), donde te será sencillo identificar las interferencias y poder ajustar los canales de las frecuencias 2.4 y 5 Ghz. Para el resto de problemas te recomendamos un análisis a fondo ya que hay muchos factores que pueden intervenir.