wi-fiAl hilo del un post publicado anteriormente sobre la DSL y sus bases científicas , repasaremos los fundamentos de otra tecnología: la radio. Al igual que una DSL, desde los primeros experimentos de Marconi hasta las redes 5G, en todo sistema de radiocomunicación, la capacidad de transmitir información está limitada por la ecuación de Shannon, basada en la anchura del canal y en el cociente entre la señal deseada y el ruido que la ensucia.

En la radio tenemos, además, otra interesante ecuación que nos dice con qué potencia recibiremos la señal, conociendo la potencia y frecuencia del transmisor,  y cuáles son las características de las antenas y la distancia hasta el receptor.

Esta ecuación no fue establecida hasta 1.946, cuando la radio contaba con medio siglo de existencia, y fue precisamente un compañero de Claude Shannon en los Bell Labs, llamado Harald Friis, quien la publicó con el modesto título “A Note on a Simple Transmission Formula”, en la revista científica I.R.E. (antecesor del actual IEEE),  En justicia hay que decir que sí se conocían ecuaciones para calcular radioenlaces antes de la fórmula de Friis, pero su logro fue expresar la ecuación en términos de potencia y superficie, simplificándola y permitiendo prescindir de coeficientes numéricos. Más tarde se adoptó la costumbre de caracterizar las antenas por su ganancia en vez de por su área efectiva :

5g

Si repasamos el  manual de un router Wi-Fi, veremos que tiene una potencia de transmisión de 17 dBm (o sea 0,05 W), una sensibilidad en recepción de -80 dBm (10-11 W), y una frecuencia de 2.400 MHz o equivalentemente una longitud de onda de 0,125 metros. Así mismo, viene acompañado de una antena de 3 dB de ganancia (factor 2 en unidades naturales). El alcance máximo es aquel en el que la potencia recibida llegue al límite de la sensibilidad, y con esos datos resulta 1.400 metros. La experiencia diaria nos dice que esta cifra no es realista (sólo es aplicable a radioenlaces en espacio libre) ya que cualquier obstáculo como una pared, introduce elevadas pérdidas adicionales.

A menudo se encuentran artículos tan llamativos como poco rigurosos que exhiben las prestaciones de un sistema de comunicaciones como un invento que brillantemente ha superado un problema que parecía físicamente irresoluble, cuando estrictamente son un desarrollo que, sin querer quitarle mérito, juega con las ecuaciones de Shannon y de Friis para proporcionar un servicio que destaque más en un aspecto que en otro. Así, la extensa cobertura de redes LPWAN se basa en su baja velocidad, de menos de 1.000 bits por segundo, que permite que una señal débil sea detectada de modo análogo a una cámara de fotos que mantiene el obturador abierto mucho tiempo. Las redes 5G proporcionarán enlaces de decenas de gigabits por segundo, pero por muy modernas que sean también tendrán que cumplir las leyes de la física, y alcanzarán esas velocidades gracias al uso de complejas antenas enfasadas (massive MIMO) que concentran la radiación en un haz muy estrecho dirigido a un único usuario; volviendo al símil fotográfico, aquí estaríamos usando un teleobjetivo de gran tamaño.

El mundo corporativo y el entorno IP no es ajeno a esos límites físicos que explico en este artículo, cualquiera sean los muchos entornos o diferentes tipos de conexiones que se utilicen; que son muchos (desde las oficinas y sucursales remotas o hasta la utilización de WAN celular como respaldo de las líneas fijas). Además, igualmente implica al entorno Wi-Fi, que durante los últimos años se está utilizando progresivamente y se utilizará cada vez más en organizaciones y empresas de todo tipo. Cuando un técnico revisa un equipo dotado de comunicaciones por radio, le resulta de ayuda acceder a la pantalla de configuración para comprobar los valores de potencia recibida, modulación o anchura del canal, porque son indicadores esenciales para asegurar la cobertura y maximizar la velocidad.

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Sobre el autor

Ricardo Saiz Villoria
Ricardo Saiz Villoria
Ricardo Saiz, ingeniero de Telecomunicación, forma parte del departamento de I+D. Dentro de éste trabaja en el grupo de Hardware, responsable del diseño electrónico y de la certificación de los equipos.

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