Wi-Fi transporta datos enviando energía de radiofrecuencia (RF) por el aire. Antes de poder diseñar, resolver problemas o aprobar cualquier parte del examen CWNA (Certified Wireless Network Administrator), necesitas tener una imagen clara de qué es una onda RF. Una señal RF es una corriente alterna (AC) en el transmisor que la antena convierte en una onda electromagnética. Esa onda tiene cuatro propiedades que debes saber nombrar y explicar: longitud de onda, frecuencia, amplitud y fase.
La frecuencia es cuántos ciclos completos hace la onda cada segundo, y se mide en hercios (Hz). Un ciclo por segundo es 1 Hz, y Wi-Fi trabaja en gigahercios (GHz), miles de millones de ciclos por segundo: las bandas de 2.4 GHz, 5 GHz y 6 GHz. La longitud de onda es la distancia física que recorre la onda durante un ciclo, de una cresta a la siguiente. La amplitud es la altura, o fuerza, de la onda; un transmisor con más potencia produce una onda con mayor amplitud, y la amplitud disminuye a medida que la señal viaja y es absorbida. La fase describe en qué punto de su ciclo está una onda en comparación con otra onda de la misma frecuencia, y se mide en grados. Dos ondas que están en fase (0 grados de diferencia) se suman; dos ondas desfasadas 180 grados se cancelan entre sí.
La longitud de onda y la frecuencia están unidas por la velocidad de la luz, aproximadamente 300,000,000 metros por segundo. La fórmula es longitud de onda = velocidad de la luz / frecuencia. Como la velocidad es fija, una frecuencia más alta siempre significa una longitud de onda más corta. A 2.4 GHz la longitud de onda es de unos 12.5 cm (aproximadamente 5 pulgadas). A 5 GHz es de unos 6 cm, y a 6 GHz de unos 5 cm. Esta relación inversa es el dato más importante de esta lección.
¿Por qué importa la longitud de onda en la práctica? Las antenas se dimensionan en proporción a la longitud de onda, así que los elementos de antena de 5 GHz son más pequeños que los de 2.4 GHz. Más importante aún, una antena receptora construida para una longitud de onda más corta captura menos de la energía que pasa, por lo que las señales de mayor frecuencia llegan más débiles a la misma distancia. Por eso una celda de 5 GHz o 6 GHz suele ser más pequeña que una celda de 2.4 GHz del mismo punto de acceso (AP, access point) con la misma potencia de transmisión, y por eso las frecuencias más altas en general se ven más afectadas por paredes y otros obstáculos.
La fase importa por el multitrayecto (multipath): cuando copias de la misma señal llegan por caminos distintos, llegan con fases diferentes. Las copias que llegan en fase refuerzan la señal (upfade), mientras que las copias que llegan desfasadas la debilitan o la cancelan. Los radios modernos también usan la fase de forma deliberada: esquemas de modulación como QPSK y QAM codifican bits desplazando la fase y la amplitud, y el beamforming de transmisión ajusta la fase en cada antena para que las señales se combinen de forma constructiva en el cliente.
Para el examen, prepárate para identificar cada propiedad a partir de una descripción o un dibujo, y para razonar sobre sus relaciones. Si te preguntan qué banda tiene la longitud de onda más larga, la respuesta es la banda de menor frecuencia, 2.4 GHz. Si te preguntan qué le pasa a la longitud de onda cuando la frecuencia se duplica, se reduce a la mitad.
Términos clave
- Frequency (frecuencia)
- El número de ciclos que completa una onda RF cada segundo, medido en hercios (Hz).
- Wavelength (longitud de onda)
- La distancia que recorre una onda durante un ciclo completo; es igual a la velocidad de la luz dividida entre la frecuencia.
- Amplitude (amplitud)
- La altura o fuerza de una onda, que se relaciona con la potencia de la señal.
- Phase (fase)
- La posición de una onda en su ciclo en relación con otra onda de la misma frecuencia, medida en grados.
- Hertz (Hz, hercio)
- La unidad de frecuencia, un ciclo por segundo; Wi-Fi usa GHz, es decir, miles de millones de ciclos por segundo.
Una oficina mueve un grupo de laptops de 2.4 GHz a 5 GHz en el mismo AP con la misma potencia. Los usuarios cerca del AP ven velocidades más altas, pero algunos al fondo del piso ahora ven una señal débil. La longitud de onda más corta de 5 GHz produce una celda de cobertura efectiva más pequeña, así que el diseño necesita APs colocados más cerca entre sí.
Comprueba lo que sabes
¿Qué le pasa a la longitud de onda cuando aumenta la frecuencia?
Disminuye, porque la longitud de onda es igual a la velocidad de la luz dividida entre la frecuencia, y la velocidad de la luz es constante.
Dos copias de la misma señal llegan desfasadas 180 grados. ¿Cuál es el efecto?
Se cancelan o se debilitan gravemente entre sí, que es el resultado destructivo del multitrayecto (multipath).
¿Qué propiedad de la onda se relaciona más directamente con la potencia de transmisión?
La amplitud, la altura o fuerza de la onda.