Cómo Wi-Fi envía datos por el aire

Wi-Fi permite que los dispositivos se conecten a una red sin cables, enviando datos como ondas de radio a través del aire. En lugar de señales eléctricas por cobre, un dispositivo inalámbrico transmite y recibe señales de radio desde y hacia un punto de acceso. En esta lección se explican los conceptos básicos de cómo Wi-Fi transporta el tráfico de red por el aire, la base de todo lo demás en las redes inalámbricas.

En esencia, Wi-Fi codifica sus datos, unos y ceros, en ondas de radio mediante un proceso llamado modulación. El dispositivo varía las propiedades de la onda para representar bits, la transmite y el receptor vuelve a convertir la onda en datos. Esta es la misma idea fundamental en la que se basan las emisiones de radio y televisión, aplicada a la comunicación bidireccional entre dispositivos y puntos de acceso.

El dispositivo central de la mayoría de las redes Wi-Fi es el punto de acceso (AP). El AP es el centro de comunicaciones de radio al que se conectan los clientes inalámbricos y normalmente se conecta por cable a la red cableada situada detrás de él. Su teléfono se comunica con el AP por el aire; el AP reenvía ese tráfico a la LAN cableada y a internet. En los hogares, el AP suele estar integrado en el router.

Cada red Wi-Fi anuncia un nombre denominado SSID (Service Set Identifier). Es el nombre de red que aparece cuando selecciona una red Wi-Fi en su teléfono, como HomeNet o CoffeeShop. El AP difunde el SSID para que los dispositivos puedan encontrar la red y conectarse a ella. Varios AP pueden compartir un mismo SSID para cubrir una zona amplia, lo que permite que los dispositivos se desplacen entre ellos con un único nombre de red.

Para conectarse, un cliente se asocia con un punto de acceso. El dispositivo detecta las redes disponibles, selecciona un SSID y realiza los procesos de autenticación y asociación para que el AP lo reconozca como miembro. Después de asociarse (y completar cualquier intercambio de seguridad), el dispositivo puede enviar y recibir datos a través de ese AP. Esta asociación es el equivalente inalámbrico de conectar un cable a un puerto de un switch.

A diferencia de un puerto de switch cableado, Wi-Fi es un medio compartido y semidúplex: en cada momento, solo un dispositivo de un canal puede transmitir, ya que todos comparten el mismo espacio radioeléctrico. Los dispositivos se turnan. Cuantos más clientes haya en un AP, más tendrán que compartir el aire, por lo que una red Wi-Fi saturada parece lenta. Un buen diseño distribuye los clientes entre distintos AP y canales.

Como los dispositivos comparten el aire, Wi-Fi utiliza CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). Un dispositivo escucha para comprobar que el canal está libre antes de transmitir y utiliza señales para evitar hablar al mismo tiempo que otros. A diferencia de Ethernet cableada, que puede detectar colisiones, los dispositivos inalámbricos por lo general no pueden hacerlo, así que se concentran en evitarlas desde el principio.

Las señales de radio se debilitan con la distancia y las paredes, los suelos, el metal e incluso las personas pueden bloquearlas o debilitarlas. Esto se denomina atenuación. Cuanto más se aleje del AP o más obstáculos haya en el trayecto, más débil será la señal y más lenta la conexión, porque los dispositivos recurren a métodos de transmisión más lentos y resistentes para mantenerse conectados.

Wi-Fi es completamente bidireccional: su dispositivo envía (carga) y recibe (descarga) datos por el aire. El AP y el cliente intercambian constantemente datos y pequeñas tramas de confirmación que indican que los datos se han recibido, ya que el aire es un medio poco fiable. Si una trama se pierde debido a interferencias, se retransmite. Este intercambio mantiene la fiabilidad de las conexiones inalámbricas a pesar de la naturaleza desordenada y compartida de la radio.

La mayoría de las redes Wi-Fi funcionan en modo infraestructura, en el que cada dispositivo se conecta mediante un punto de acceso central que actúa como puente hacia la red cableada. Una alternativa más sencilla es el modo ad hoc, en el que dos dispositivos se comunican directamente sin un AP. Es útil para conexiones rápidas entre pares, pero no es escalable. El examen Network+ espera que sepa que las redes Wi-Fi habituales de empresas y hogares utilizan el modo infraestructura basado en puntos de acceso.

Comprender que Wi-Fi utiliza ondas de radio en un medio compartido y semidúplex explica sus particularidades: por qué se ralentiza con la distancia, por qué las redes saturadas parecen lentas y por qué son importantes las interferencias. Un punto de acceso conecta el medio inalámbrico con la red cableada, los dispositivos se asocian mediante un SSID y CSMA/CA evita que colisionen. Estos conceptos básicos sustentan todos los temas inalámbricos que se estudiarán a continuación.

Wi-Fi envía datos como ondas de radio a través del aire mediante modulación. Un punto de acceso (AP) conecta los clientes inalámbricos con la red cableada y difunde un SSID (nombre de red). Los dispositivos se asocian con un AP para conectarse. Wi-Fi es un medio compartido y semidúplex, por lo que los dispositivos se turnan y utilizan CSMA/CA para evitar colisiones. Las señales se debilitan con la distancia y los obstáculos (atenuación), y las tramas perdidas se retransmiten.