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Cómo configurar los canales WiFi para un mejor rendimiento de la red

Entender cómo funcionan las bandas y canales de frecuencia WiFi es clave para una red inalámbrica confiable con una mínima interferencia.

[30/10/2015] Nada es más importante para el rendimiento de la red WiFi de su empresa que los canales utilizados por los puntos de acceso inalámbricos (APs, por sus siglas en inglés). Puede equipar un edificio con los últimos y mejores puntos de acceso, colocados en los lugares más ventajosos, pero la red todavía fallará si no se ajustan a los canales óptimos en las bandas de frecuencia WiFi.

Es necesario evitar la interferencia co-canal, que ocurre cuando los puntos de acceso están dentro del alcance del otro o en los mismos canales. También debe eludir otras interferencias que no son WiFi, como los teléfonos inalámbricos, auriculares Bluetooth y otros dispositivos que emiten señales inalámbricas -incluso el microondas de la oficina. Ambos tipos de interferencias se pueden reducir si escoge mejores canales WiFi.

Dicho esto, es casi imposible eliminar completamente todas las interferencias, ya que puede venir de las propias instalaciones por parte de personal desconocido, como quienes instalan su propio router inalámbrico o habilitan el punto de acceso WiFi en su teléfono inteligente o tableta, así como de redes en oficinas y edificios cercanos sobre los que usted no tiene control. Añadiendo aún más complicación, la interferencia puede cambiar en cualquier momento, ya que los usuarios entran y salen de la zona con sus dispositivos, encienden sus gadgets dentro y fuera, y así sucesivamente. Es por ello que es crucial hacer una comprobación periódica para ver si hay interferencias.

Casi todos los puntos de acceso en estos días tienen una función de auto-canal que se supone elige el mejor canal cuando se inicia el AP; y algunos, además, tienen una característica dinámica de canales que escanea las ondas en forma permanente (ya sea de forma continua o en intervalos establecidos) y cambia el canal con la mejor señal. Pero el nivel de detección y precisión difieren entre los puntos de acceso, por lo que siempre se debe verificar manualmente las tareas de auto-canal inmediatamente después del despliegue inicial y cada cierto tiempo. Sin embargo, para analizar correctamente los canales es necesario entender las bandas de frecuencias y los canales.

Hay dos bandas de radiofrecuencia (RF por sus siglas en inglés) designadas para el uso de WiFi: 2.4GHz y 5GHz. Ambas bandas hacen uso del espectro radioeléctrico sin licencia, lo que significa que los dispositivos WiFi no tienen acceso exclusivo a esas ondas, pero deben compartirlas con una serie de otros dispositivos inalámbricos, incluyendo teléfonos, cámaras de seguridad, hornos microondas, dispositivos Bluetooth y Zigbee, sistemas de radar y mucho más. Los dispositivos WiFi que utilizan los viejos estándares 802.11b y 802.11g, solo utilizan la banda de 2,4 GHz, mientras que los dispositivos 802.11n y 802.11ac que son más nuevos, pueden hacer uso de las dos bandas.

Se dará cuenta que la banda de frecuencia de 2,4 GHz es bastante concurrida, y su diseño de canales superpuestos, al cual llegaremos en un momento, limita el número de canales utilizables. Aunque la banda no es en realidad ni siquiera lo suficientemente grande para redes WiFi únicamente, el hecho de que se comparte con otras tecnologías inalámbricas sin licencia hace que sea aún peor. La banda de 5GHz es mucho más grande, por lo que se congestiona con menos frecuencia, pero hay algunas estipulaciones a su uso que pueden limitar el número de canales utilizables en la banda.

Entendiendo la banda de 2,4 GHz

La banda de frecuencia de 2,4 GHz tiene un total de 14 canales para WiFi, pero en la práctica, por lo general hay solo un máximo de tres canales. ¿Por qué? En primer lugar, no todas las regiones soportan cada uno de los 14 canales. En América del Norte, solo los canales del 1 al 11 son totalmente compatibles, mientras que la mayoría de las otras regiones soportan hasta el canal 13. En Japón, todos los canales están disponibles, pero el 14 se limitan a la vieja norma 802.11b.

La superposición de los canales, como se representa en el gráfico a continuación, provoca una reducción dramática en el número de canales utilizables. Cuando un punto de acceso u otro dispositivo WiFi transmite en un canal determinado, en realidad propaga la señal sobre cerca de cuatro canales, que pueden ser de 20MHz o de 22MHz de ancho, dependiendo de los estándares inalámbricos en uso. El número de canal del dispositivo corresponde a la frecuencia central.

El ancho de los canales WiFi en la banda de frecuencia de 2,4GHz hace que se superpongan. Cortesía de Aerohive Networks.
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Como se muestra en el gráfico, si establece su punto de acceso al canal 1, la señal se extiende hacia el canal 3. Si el punto de acceso se establece en el canal 6, la señal se transmite a través de los canales 4 y 8. Cuando está en el canal 11, la señal va desde el canal 9 al 13.

Haciendo uso de solo los canales 1, 6 y 11 (normalmente llamados los canales que no se superponen) tendrá un ancho de banda más utilizable. El canal 14 le daría otro canal no se superpone, pero de nuevo, ese canal está habilitado solo en Japón.

El estándar inalámbrico 802.11n, introducido en el año 2009, añadió la unión de canales opcional, que combina dos canales 20MHz adyacentes para crear un solo canal de 40 MHz, como una forma de aumentar el rendimiento y la velocidad de las conexiones WiFi. Sin embargo, como se puede visualizar en el gráfico, en la banda de 2,4GHz solo hay espacio suficiente para un canal de 40MHz que no se superpone, y el espacio restante ofrece suficiente espacio para un solo canal de 20MHz que no se superpone. Estas limitaciones son aceptables en muy pocos ambientes y redes; por tanto, por lo general es mejor seguir con los anchos de canal legados en la banda de 2,4GHz.

Comprendiendo la banda de 5 GHz

La banda de frecuencia de 5GHz es muy diferente a la de 2.4GHz. Como se puede ver en la siguiente ilustración, ofrece mucho más espacio de frecuencia, que proporciona hasta 25 canales posibles. Como se dará cuenta, sin embargo, hay muchas advertencias a la utilización de 5GHz, y el número de canales configurables en los puntos de acceso pueden ser significativamente menos de 25.

Esta ilustración muestra los canales de 5GHz WiFi disponibles en la actualidad en los diferentes anchos de canal. Cortesía de Security Uncorked
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Lo más evidente es el esquema de numeración distinto. El primer canal de conexión WiFi es del 36 y el último es el 165. Sin embargo, no todos los canales están disponibles. En lugar de permitir que usted elija cada canal consecutivo (36, 37, 38, etc.), los dispositivos WiFi están configurados para funcionar solo en canales que no se superponen (36, 40, 44, etc.) si se utilizan los canales 20MHz legados. Todos los canales configurables están separados entre sí por cuatro canales, pero hay lagunas (como el salto del canal 64 al 100) debido a que el espacio de frecuencia dado a WiFi no es totalmente continuo.

No todos los puntos de acceso son compatibles con todos los canales disponibles, y eso es en gran parte debido a las regulaciones que restringen el uso de diferentes partes de la banda de frecuencia. Algunos puntos de acceso no cuentan con las tecnologías necesarias para cumplir los requisitos de restricción, debido a que los vendedores pueden optar por no incluir estas tecnologías con el fin de reducir los costos.

Las restricciones que afectan a la mayoría de redes inalámbricas son para los canales 52 a través de puntos de acceso 144. Los APs que acceden a los canales deben ser compatibles con la selección de frecuencia dinámica (DFS, por sus siglas en inglés) y transmitir control de potencia (TPC, por sus siglas en inglés) -mecanismos de detección y prevención que impiden que los puntos de acceso interfieran con los sistemas de radar que tienen una mayor prioridad en ese espacio de frecuencia.

Si un punto de acceso detecta la actividad de radar, como las de las estaciones militares o de medición del clima, en los canales restringidos sobre cierto umbral, debe reducir su potencia de transmisión a través de TPC o cambiar los canales a través de DFS. La actividad de radar puede ser detectada por las redes hasta 21 millas de distancia de las estaciones de radar. El proceso de remediación tomado después de la detección de radar puede interrumpir la conectividad inalámbrica para los usuarios de 5GHz, a medida que el AP intenta con otros canales. Además, la precisión en la detección varía, y es posible que vea los falsos positivos de otras fuentes de RF.

Al igual que con la banda de 2,4GHz, el estándar 802.11n añade el uso opcional de unión de canales en la banda de 5GHz, que le da hasta 12 canales de 40MHz de ancho que no se superponen. El estándar 802.11ac del 2014 introdujo anchos de canal aún mayores en la banda de 5GHz. En la primera ola de productos 802.11ac, ampliamente disponibles en la actualidad, hasta los canales de 80MHz son compatibles, dando hasta seis posibles canales que no se superponen en ese tamaño. La segunda ola de productos 802.11ac que apenas están empezando a desplegarse son capaces de soportar hasta canales de160MHz de ancho, proporcionando solo dos posibles canales que no se superponen, lo cual no es aceptable en la mayoría de los entornos y redes. No obstante, como leerá más adelante, es probable que haya más apertura del espacio en los próximos años.

Tenga en cuenta que, si los puntos de acceso no cuentan con los canales DFS/TPC de 52 a 144, o si no se pueden utilizar debido a la actividad cercana de radares, el número de canales disponibles para la red se reduce considerablemente. En el ancho de los canales de 20MHz legados, tendría hasta nueve canales disponibles que no se superponen. Ir a 40MHz le daría cuatro canales que no se superponen, y con 80MHz tendría solo dos. Entonces, para los puntos de acceso que no admitan todos los canales, es probable que tenga que seguir mayormente con canales de 40MHz.

Esta ilustración muestra los canales WiFi de 5GHz disponibles en la actualidad sin los canales DFS/TPC en los diferentes anchos de canal. Cortesía de Security Uncorked.
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Monitoreando el uso de los canales

Para una visión rápida y sencilla de las ondas de radio, puede utilizar una conexión WiFi 'stumbler' gratuita en una computadora portátil o dispositivo Android. Esto muestra una lista de los puntos de acceso cercanos y sus datos básicos, incluyendo el canal, el nivel de la señal y el estado de seguridad. Sin embargo, casi ninguno de ellos detecta los niveles de ruido de fondo o la relación señal-ruido (SNR, por sus siglas en inglés) -dos números que debe considerar, además de la señal, a la hora de determinar los mejores canales. (Más sobre esto en un momento). También suelen carecer de la capacidad de revelar el nombre de los SSID ocultos, lo cual es útil si alguna vez tiene que identificar una red inalámbrica que tiene la radiodifusión SSID desactivada.

Como la mayoría de otros indicadores de WiFi, inSSIDer muestra gráficos de uso del canal.
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Para obtener más información, considere profesionales analizadores de WiFi y herramientas de topografía basadas en mapas, como las de AirMagnet, Ekahau o TamoGraph. Los analizadores informan sobre los niveles de ruido y SNR, y también revelan cualquier SSID oculto. Las herramientas de topografía basadas en mapas permiten visualizar el uso del canal, la señal y otros parámetros en un mapa de calor. Este aspecto visual en la red es muy útil, especialmente para las redes más grandes.

Este mapa de calor muestra los valores de SNR de una encuesta realizada utilizando AirMagnet Survey.
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ara una mirada aún más precisa en los canales WiFi, considere el uso de un analizador de espectro de RF como AirMagnet Spectrum XT,o Wi-Spy, que le informará sobre la señal y el ruido, incluso desde dispositivos que no son WiFi. Por lo general, los detectores de WiFi, e incluso los analizadores profesionales, no pueden leer las señales que no son WiFi. Sin embargo, la mayoría de herramientas de análisis y exploración de los profesionales ofrecen algún tipo de integración con analizadores de espectro RF.

Configuración de grupos y canales

Ahora que tiene una buena comprensión de las bandas y canales WiFi, puede manejar mejor las ondas. Cuando implementa una red, por lo general es mejor diseñar una cobertura completa de 5GHz, que tiene rangos de transmisión más cortos que los de 2.4GHz. Eso significa que tendrá que colocar los puntos de aceso más juntos de lo que haría con una red de solo 2,4GHz. Esto podría estar a seis o doce centímetros de proximidad, pero depende del ambiente; esto debe estar determinado por el estudio. Considere el uso de cualquier funcionalidad de dirección de banda en los puntos de acceso también, para obtener el mayor número posible de usuarios en la banda más grande y menos congestionada.

Cuando asigna los canales a los puntos de acceso de forma manual, recuerde que lo mejor es seguir con canales legados de 20MHz de ancho en 1, 6 u 11 para 2,4GHz, con el fin de evitar la superposición de canales. Para 5GHz, trate de quedarse con anchos de canal de 40MHz, y evite los canales DFS/TPC de 52 a 144, aunque los puntos de acceso los soportan. Si necesita aumentar el rendimiento aún más para velocidades más rápidas o para redes más densas, y no cree que la interferencia de radar será un problema, sin duda puede tratar de usar todos los canales con anchos de canal más grandes.

El área de cobertura de sus puntos de acceso debería superponerse unos a otros un poco para que no haya vacíos en la cobertura (o zonas muertas), pero asegúrese de alternar el canal que cada punto de acceso utiliza para que no haya la misma interferencia -o superposición de canales. Al asignar los canales, tal vez deba comenzar con los puntos de acceso en los bordes exteriores de la zona de cobertura deseada, ya que tendrá que considerar el uso del canal por parte de todas las redes vecinas. Si hay varios pisos, todo esto se vuelve aún más complicado.

Esta configuración de punto de acceso alterna con canales que no se superponen en la banda de 2,4Ghz. Cortesía de MetaGeek.
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Como se mencionó anteriormente, lo mejor es fijarse en los niveles de ruido y SNR, además de indicar la hora de evaluar los canales y la verificación de la cobertura. El ruido es básicamente la cantidad de interferencia con que los puntos de acceso y los dispositivos inalámbricos tienen que lidiar. El SNR es la diferencia entre el ruido y la señal -que le da un valor rápido para juzgar la calidad de la señal. Típicamente, cuanto mayor sea la SNR, mejor será la calidad de la señal y potencialmente mejor será la conexión entre los puntos de acceso y los dispositivos inalámbricos.

Cuando optimiza su red inalámbrica, debe definir unos valores mínimos, como una señal de -60 decibelios-milivatios (dBm), ruido de -90 dBm y SNR de 30 dB, y asegúrese de que ve estos valores o mejores cuando hace mediciones en las áreas de cobertura WiFi. Podría subir o bajar estas líneas de base, dependiendo del nivel de rendimiento que desea para su red.

Además de observar la señal, el ruido y SNR la hora de elegir los canales, puede que tenga que considerar el promedio de uso de la red o la cantidad típica de tráfico para los puntos de acceso individuales, que algunos analizadores de WiFi le pueden decir. Por ejemplo, si la banda de 2,4 GHz está demasiado llena de gente y no hay ningún canal completamente gratuito, querrá comparar la actividad de los puntos de acceso. Hay una posibilidad en la que podría ser mejor usar un canal donde un punto de acceso vecino muestra una señal más alta (y por tanto más posibilidad de interferencia con el punto de acceso que está configurando) con mucho menos tráfico inalámbrico que elegir un canal donde un AP vecino muestra una menor señal (menor potencial de interferencia) con mucha mayor actividad inalámbrica.

Más canales de 5GHz próximamente

En el año 2014, la FCC asignó más espacio en la banda de 5GHz para WiFi, pero no vamos a ver nuevos puntos de acceso que los soporten hasta dentro de algunos años. El nuevo espacio será suficiente para 11 canales más de 20MHz, seis canales más de 40MHz, tres canales más de 80MHz o dos canales más de 160MHz. Esto hará que el uso del canal más ancho sea mucho más práctico.

Los canales WiFi de 5GHz marcados como 'disponibles actualmente' y 'nuevos' están disponibles ahora, los que aparecen como 'próximamente' estarán disponibles en los próximos años. Cortesía de Cisco.
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Mientras tanto, la nueva tecnología multiusuario MIMO (MU-MIMO) que viene con la segunda onda de 802.11ac puede ayudar a aumentar las velocidades sin canales más amplios. Ahora la estamos viendo aparecer en los routers de consumo, y vamos a verla en los puntos de acceso del negocio y de la empresa en el próximo año.