¿Por qué las señales de los dispositivos LAN no interfieren cuando se comunican con el enrutador a través de WiFi?

Dentro de un canal dado, las diversas estaciones en una red o redes Wi-Fi usan el Protocolo de Control de Acceso a Medios (MAC) 802.11 para compartir de manera efectiva y justa el tiempo aire disponible por turnos cuando transmiten usando un enfoque de “escuchar antes de hablar” al canal acceso.

Cuando una estación de Wi-Fi quiere transmitir una trama, primero escucha el canal para ver si alguien ya está hablando. Si lo son, o si hay un ruido significativo en el canal, la estación espera hasta que el canal esté libre, luego espera una cantidad de tiempo aleatoria, y si nadie más comenzó primero, envía la trama.

Es muy parecido a tener una conversación con un grupo de personas, todos esperan una apertura e intercalan su mensaje cuando piensan que existe la mejor posibilidad de ser escuchados. Los mensajes de alta prioridad pueden interrumpir el flujo si es necesario, pero en su mayor parte todos se turnan y cooperan para hacer un mejor uso del recurso compartido.

Los AP de Wi-Fi ayudan a coordinar el acceso al enlace y los clientes pueden usar las funciones de ahorro de energía para programar mejor la entrega de datos, de forma similar a un moderador en una mesa redonda. Un buen ejemplo de un protocolo formal que se usa comúnmente y un análogo aproximado del MAC 802.11 (o 802.3 para el caso) son las Reglas de Orden de Roberts.

Interfieren, ¡a menos que operen uno a la vez! Esto se logra mediante un CSMA / CA – Evitación de colisión (a diferencia de Ethernet que es CSMA / CD – detección de colisión).

Para la parte de envío (asumiendo el modo de infraestructura), la estación primero escucha el “aire” – si no escucha nada, envía una solicitud de envío al AP – que puede responder con un envío limpio (RTS / CTS). En cuyo caso, la estación puede transmitir por la duración asignada (allí en el encabezado de la trama). El AP otorgará esto a un solo cliente a la vez. A menos que tenga una capacidad especial para permitir transmisiones / recepciones simultáneas (por ejemplo, con formación de haz).

Esta estrategia para evitar colisiones es necesaria para solucionar el problema del “nodo oculto”. Imagine 2 clientes ubicados diametralmente opuestos entre sí con el AP en el centro. Es posible que no puedan “escucharse” debido a la distancia, pero si transmiten simultáneamente, interferirán en el receptor (AP) y lo arruinarán para ambos. Así, el AP coordina el acceso al medio. Algún tipo de multiplexación por división de tiempo.

Los AP especiales pueden mejorar el rendimiento mediante la reutilización espacial o de frecuencia.

Además de la frecuencia básica de 2.4 GHz compartida por muchos dispositivos, hay varios canales que pueden ser utilizados por los dispositivos. En algunos casos, un dispositivo puede detectar automáticamente un canal menos congestionado, mientras que en la mayoría de los casos debe seleccionarlo usted mismo, evitando conflictos entre el enrutador y el dispositivo.

  • La banda ISM de 2.4GHz proporciona 13 canales superpuestos distribuidos equitativamente sobre las frecuencias más un 14º canal utilizado en Japón con la frecuencia central 2.484GHz. Esto deja disponibles solo tres canales no superpuestos en la banda de 2.4GHz. Para evitar interferencias entre los dispositivos conectados a la LAN inalámbrica, estos canales deben usarse de manera muy eficiente. La instalación requiere una cuidadosa planificación de frecuencias o una costosa instalación de soluciones como cables de fuga. En otras palabras, los costos de instalación pueden ser fácilmente más altos que los equipos inalámbricos reales instalados.
  • La banda ISM de 5 GHz se divide en subbandas llamadas bandas U-NII (Infraestructura de información nacional sin licencia) y generalmente se denominan U-NII-1, U-NII-2, U-NII-2e y U-NII-3 donde U-NII-3 no está disponible gratuitamente en todo el mundo. En total, esto proporciona 23 canales no superpuestos, donde cuatro de estos tienen limitaciones basadas en la ubicación *. Hoy en día, la mayoría de las soluciones de LAN inalámbrica disponibles en la banda de 5 GHz utilizan la banda U-NII-1 (5.18-5.24 GHz) con canales de frecuencia 36-48. Sin embargo, también hay algunos proveedores que han ampliado el rango para incluir la banda U-NII-2 / 2e (5.26-5.70 GHz) con canales de frecuencia 52-140.