¿Por qué las conexiones por cable son más rápidas que las inalámbricas?

El número mágico con cualquier tipo de transmisión de información, ya sea una llamada telefónica, transmisión de radio, ethernet con cable, wifi, etc. es la relación señal / ruido. El equipo electrónico es capaz de detectar señales extremadamente débiles tanto en los cables como en las ondas de aire, pero la señal debe ser lo suficientemente fuerte y “distinta” entre el inevitable ruido electromagnético que todos los receptores detectarán la señal entre el ruido.

Cuanto más alta sea la SNR, más “clara” es la señal, lo que se traduce en velocidades de transmisión más altas.

Por naturaleza, los cables son simplemente “más silenciosos” que la radio: no captan casi el mismo nivel de ruido que una antena de aire, y también es un medio dedicado, no compartido con otras señales en las mismas bandas de frecuencia portadora. Como tal, las señales cableadas son un orden de magnitud más claras que las inalámbricas, lo que significa una conexión más rápida.

Las conexiones cableadas tienen los beneficios de protección contra interferencias, alta coherencia de señal, mínima necesidad de detección de portadora y, en consecuencia, mínima necesidad de ventanas de contención que agreguen retraso mientras se escuchan las transmisiones de otros dispositivos a través del mismo medio. Es típico que cada cable Ethernet sea efectivamente unidifusión entre un emisor y un receptor, mientras que es típico que una radio Wi-Fi esté escuchando / recibiendo / transmitiendo a más de un dispositivo cliente a la vez. Sin necesidad de retrasar las transmisiones (escuchar antes de hablar) y atenuación mínima debido a la interferencia, una conexión por cable no necesita imponer demoras en la entrega de paquetes. Con Wi-Fi, se imponen demoras debido a ciclos de trabajo, ventanas de transmisión, NAV, ventanas de contención, etc. A medida que se acumulan esos milisegundos de retraso, el rendimiento efectivo disminuye consecuentemente. Lo mismo es cierto para las estaciones base celulares, que pueden tener una tremenda variación en los recuentos de equipos de usuario conectados durante todo el día. Esta es una de las principales razones por las cuales los operadores celulares no anuncian “hasta” el ancho de banda.

Si todo eso no fuera lo suficientemente malo, considere la alta tasa de reintento de paquetes en implementaciones inalámbricas en interiores debido a la absorción y desviación por obstrucciones, y se dará cuenta de lo tonto que es ‘inalámbrico sobre inalámbrico’ como método de acceso en interiores.

El acceso por cable es generalmente más rápido que el inalámbrico por una variedad más amplia de razones.

Estos son algunos de los más importantes:

• El acceso por cable a menudo se realiza a través de un enlace dedicado, mientras que la conexión inalámbrica es a menudo un medio compartido con múltiples usuarios que utilizan un protocolo de acceso múltiple (MAC) para determinar qué usuario (s) pueden transmitir en cualquier momento. Esto conduce a una diferencia entre la tasa de bits de usuario observada y la tasa de bits máxima alcanzable. Sin embargo, tenga en cuenta que GPON y Ethernet también son de acceso compartido, por lo que esto no es solo un problema para el acceso inalámbrico.
• El acceso por cable a menudo se realiza a través de un canal más simple y menos dinámico que el acceso inalámbrico. Los enlaces inalámbricos a menudo sufren de trayectos múltiples con diferentes rutas de radio que resultan en ecos de la señal transmitida que llega al receptor. En un caso extremo, pero normal en los sistemas celulares, ninguno de los caminos es significativamente más fuerte. La ruta múltiple también puede existir en el acceso por cable, por ejemplo, en pares de cobre que llevan DSL, pero normalmente hay una ruta importante que conduce a un mejor rendimiento.
• Tanto el acceso por cable como el inalámbrico sufren interferencia, pero en el acceso inalámbrico la interferencia puede ser muy fuerte e incluso puede exceder la señal deseada. Además, en el sistema inalámbrico, el nivel de interferencia cambia dinámicamente a medida que los dispositivos se mueven. Un impacto de esto es que los sistemas inalámbricos están diseñados para adaptarse rápidamente a la señal cambiante y los niveles de interferencia, mientras que el acceso por cable normalmente solo se adapta lentamente.
• Por otro lado, el acceso por cable a menudo solo es posible usando un solo canal, mientras que en la actualidad la mayoría de los sistemas inalámbricos pueden usar múltiples canales paralelos usando una técnica llamada MIMO (Entrada múltiple / Salida múltiple). Esto significa que, si bien el acceso por cable generalmente está limitado por la tasa de Shannon de un solo enlace, un sistema inalámbrico podría admitir diferentes dispositivos al mismo tiempo o múltiples enlaces al mismo dispositivo. Esto ayuda al acceso inalámbrico a superar algunos de los otros inconvenientes mencionados anteriormente. Sin embargo, tenga en cuenta que el acceso por cable ahora está comenzando a usar soluciones similares a MIMO: las soluciones de enlace de pares para DSL admiten rutas adicionales utilizando los llamados “pares fantasma” y la fibra óptica multimodo está comenzando a explotar cada ruta de forma independiente.
• Finalmente, tanto los sistemas cableados como los inalámbricos están utilizando anchos de banda del sistema cada vez más amplios . Originalmente, ambos sistemas usaban canales de ancho de banda de voz de solo 4–8 kHz con 1G celular limitado a alrededor de 2.4 kb / sy módems analógicos con cable a 9.6 kb / s. En la actualidad, el celular 4G LTE es capaz de combinar múltiples portadoras de 20 MHz para explotar hasta 100 MHz en el enlace descendente, lo que lleva a tasas de bits máximas cercanas a 1 Gb / s, mientras que el acceso por cable ahora supera los 1 Gb / s con 10 Gb / s multi GPON de longitud de onda ahora desplegado.

Algo muy importante que no se mencionó es que la tecnología inalámbrica SIEMPRE es semidúplex porque el medio es el mismo para todos los clientes. Si un cliente está transmitiendo, todos los demás deben estar en silencio o se produciría una colisión y se necesitaría una retransmisión.

Lo resumiré: en un cable confinas la señal en un entorno protegido de interferencias. Con la conexión inalámbrica, pones tu señal en el mundo cruel.

Además, la comunicación inalámbrica generalmente es semidúplex, por lo que solo se puede tomar un dispositivo en un momento dado.

¡Y gracias por preguntar, Samuel!

Hola,

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Por favor lea los siguientes artículos para sus respuestas:

Redes cableadas vs inalámbricas para empresas. Ventajas desventajas.

Hay muchas cosas prácticas que ralentizan las redes inalámbricas. Es más fácil transportar señales a través del cable Ethernet que a través del aire.

Las conexiones inalámbricas tienen una calidad de señal mucho peor que las conexiones por cable.

Las cosas que afectan la calidad de la señal inalámbrica son:

1. Los obstáculos en la ruta de la señal (paredes, edificios, etc.) reducen directamente la intensidad de la señal.
2. Efectos multitrayectoria : las señales del transmisor derecho que se reflejan en los obstáculos toman una ruta un poco más larga, por lo que se retrasan. Cuando llegan al receptor, en realidad causan interferencia.

Las redes cableadas no tienen ninguno de estos problemas. No hay propagación: la señal viaja directamente por el cable. No hay efectos multitrayecto reales ni obstáculos.

Interferencia / congestión

Tanto las redes cableadas como las inalámbricas pueden estar sujetas a congestión (otras personas que usan la conexión cuando usted quiere usarla) e interferencia (otras conexiones inalámbricas en la misma frecuencia). Pero las redes cableadas solo están sujetas a congestión (a nivel de señal) entre los dispositivos que están conectados en el mismo cable . En la mayoría de las redes cableadas modernas, solo hay dos dispositivos en un cable, uno en cada extremo, y siempre que no intenten hablar mientras el otro habla, están bien.

Las conexiones inalámbricas tienen que lidiar con la congestión entre todas las estaciones que están dentro del alcance. Una familia de cuatro personas, cada una con una computadora portátil, tableta y teléfono en una red WiFi, significaría que hay doce dispositivos, de los cuales solo uno puede hablar a la vez. En términos simples, puede imaginar que cada uno solo obtendría una doceava parte del tiempo de transmisión (y, por lo tanto, una doceava parte de la velocidad de transferencia). Las redes de teléfonos celulares tienen muchas más de doce estaciones en una torre, todas tienen que compartir. (Aunque a diferencia de una simple conexión Wifi, las torres celulares usan más de una frecuencia para que no tantos teléfonos tengan que compartir el tiempo).

También hay interferencia. Es entonces cuando hay otro transmisor que usa la frecuencia que está tratando de usar. Como cuando alguien más habla en voz alta, es más difícil escuchar a la persona con la que estás hablando. Las torres de celdas están dispuestas para que no interfieran entre sí (y las frecuencias que usan están controladas por ley). Pero algo como Wifi usa frecuencias públicas. Todos los enrutadores Wifi están en uno de los aproximadamente 12 canales, y solo tres de ellos están en frecuencias completamente separadas. Por lo tanto, cualquier red que pueda ver en la lista de conexiones disponibles de su teléfono / computadora posiblemente interfiera con la red que está utilizando. (Hay aplicaciones de “Análisis Wifi” que le muestran los canales reales, para que pueda ver qué redes están interfiriendo con cuáles).

Las redes cableadas pueden experimentar interferencia, pero tendría que ser una señal muy ruidosa, muy cerca del cable. Los cables en entornos ruidosos a menudo están protegidos para evitar esto.

Su conexión simple y por cable solo le proporciona conexión directa e Internet en un dispositivo en particular y una señal de transmisión inalámbrica a todos los dispositivos por igual. Es por eso que su dispositivo de cable duro funciona más rápido que el inalámbrico.

La única ventaja posible que las conexiones inalámbricas tienen sobre el cableado es su flexibilidad. Dicho esto, hay muchos factores diferentes que influirán en la velocidad en ambas conexiones. Así como las bandas de frecuencia y la sensibilidad del transceptor influirán en la comunicación inalámbrica, el número de pliegues y la longitud de un par trenzado influirán en la buena transmisión de la señal. En igualdad de condiciones, una red cableada promedio será más rápida que una red inalámbrica promedio. Una razón muy obvia será la duplicidad en cada uno. Cableado siendo full duplex e inalámbrico, medio.

En pocas palabras: es más fácil hacer bailar a los electrones, si tienen que usar un cable.

Obviamente, hay muchas diferencias, desde la velocidad de señalización hasta la arquitectura de la capa de enlace, pero al final del día, el cableado es simplemente más eficiente.

Depende mucho de qué cable y de qué conexión inalámbrica estamos hablando.

Si solo tenemos en cuenta la velocidad, el máximo para una conexión por cable en estos días en equipos de consumo es de 10 Gb. Para la tecnología inalámbrica, tenemos una velocidad máxima de alrededor de 1 Gb (teórica), 10 veces más lenta.

Pero hay muchos otros factores a tener en cuenta. Aquí hay un artículo interesante sobre el tema:

Wi-Fi vs. Ethernet: ¿Cuánto mejor es una conexión por cable?

Wired siempre será más rápido porque las radios wifi necesitan procesar la información de tráfico y enviarla a través de una señal patentada. Luego, su dispositivo debe escuchar y procesar la señal inalámbrica para mostrar la información. También hay cifrado y contraseñas para que el hardware descifre. Mientras que una conexión por cable de Ethernet no tiene que hacer tanto para enviar y recibir la misma información. La fibra es más rápida y siempre será más rápida que cualquier señal inalámbrica que tengamos en este momento.

Wired es un camino directo donde la conexión inalámbrica tiene que atravesar sus paredes y otras cosas en la habitación para llegar a la puerta de enlace. El cable Cat5e está diseñado para rechazar el ruido y la interferencia, pero el wifi simplemente absorbe todas las cosas malas.