Todo sobre la wifi

2023-2-21

Voy a hacer una entrada un poco inusual dentro de lo que viene siendo la trayectoria de este blog por dos motivos: para dejar por escrito cosas que de otra manera se me olvidarán y para, con suerte, ayudar a otros. Sí, porque voy a escribir sobre la wifi, sus mitos, problemas y puede que hasta soluciones.

Muy rápidamente, unas cuantas cosas que todos sabemos: la wifi funciona en dos bandas (y próximamente en una tercera en los 6 GHz), la de 2.4 GHz y la de 5 GHz. Voy a centrarme en la de los 2.4 GHz, aunque todo lo que cuente se extrapola al resto. No creo que haya que mencionar tampoco las diferencias entre las bandas de 2.4 y 5 GHz en términos de ancho de banda (la segunda tiene más) y la distancia operativa: la de los 5.4 GHz tiene menos entre otros motivos porque atraviesa peor paredes y otros obstáculos. Lo cual no es del todo malo: te aísla de los vecinos de tus vecinos.

La banda de los 2.4 GHz se divide en 11, 12 o 13 canales, según el lugar, así:

Pero merece la pena ver primero qué pasaría

Si solo existiese un canal

Imaginemos que solo hubiese un canal habilitado para la wifi compartido por todos los dispositivos wifi. En un lugar concreto coexistirían varios routers y varios dispositivos conectados a ellos.

La manera en la que el protocolo administra el espectro está basado en el principio de la collision avoidance (evitar colisiones), parecido a otro, el collision detection (detectar colisiones), que:

se usa (propiamente, usaba) en conexiones cableadas
porque en conexiones cableadas se puede escuchar a la vez que se emite
y eso permite detectar cuando otro dispositivo está emitiendo
y entonces se pueden tomar medidas para evitar el uso simultáneo del cable;
pero un dispositivo inalámbrico no puede emitir y escuchar a la vez
por lo que le toca implementar un procedimiento distinto.

En esencia, los routers se coordinan mutuamente y coordinan los dispositivos conectados a ellos preguntándoles cíclicamente si quieren emitir algo. Digamos que les van cediendo la palabra y estos pueden o no usarla.

[Nota: el protocolo aquí descrito tiene un pequeño problema: un dispositivo podría ver dos routers R1 y R2 que no se ven entre sí (por lo que no están coordinados). Entonces, si R1 le da la venia para emitir mientras R2 está emitiendo…]

Así las cosas:

Si hay diez dispositivos y todos están bajando datos masivamente, cada uno de ellos tendrá a su disposición solo una décima parte del tiempo. Y la velocidad de bajada será una décima parte de la potencial.
Pero si hay diez dispositivos y nueve de ellos están inactivos, el décimo tiene la práctica totalidad del ancho de banda disponible.

Por eso no es tan preocupante compartir canales con otros routers/dispositivos. En el lugar donde se tomó la siguiente imagen (la salida típica de un wifi analyzer)

los dispositivos que operan en el canal 6 se coordinan para usarlo y sí, puede haber momentos en que la velocidad de la conexión se vea afectada, pero no tiene por qué pasar siempre. Es decir, ese canal 6 no tiene que ser necesariamente malo a pesar de que en él coincidan varios routers (mostrados por el analizador wifi) y dispositivos (no mostrados). Solo lo será si todos están bajando películas o instalando la nueva versión de Ubuntu a la vez.

La información que proporcionan los analizadores wifi dista de ser suficiente para evaluar la bondad del canal. Es un problema al que se volverá más abajo.

Y ahora, con varios canales

En la práctica, existen varios canales. Los canales 1, 6 y 11, como en la figura anterior, no se solapan (es decir, no crean interferencias entre ellos). Lo más típico —como ocurre en mi casa— es que el wifi analyzer muestre algo parecido a:

Los dispositivos que comparten canal se coordinan mutuamente —como se ha indicado en la sección anterior— pero sufren la interferencia de los que usan canales que se solapan con el suyo.

La siguiente imagen muestra a unos cuantos de los que yo llamo capullos gilipollas:

Son capullos gilipollas todos los que no están emitiendo en los canales 1, 6 u 11. En particular:

Son capullos porque están produciendo interferencias a los sí que los usan.
Son gilipollas porque están sufriendo las interferencias de los canales 1, 6 y/u 11.

[Nota: comprueba la configuración de tu router, no vayas a ser tú un capullo gilipollas sin saberlo.]

Interferencias

Además de la distancia y los obstáculos, dos fenómenos limitan la calidad de la conexión wifi: el uso de los otros dispositivos del canal y las interferencias. Las interferencias pueden ser provocadas por:

Wifis emitiendo en canales aledaños.
Otras fuentes (dispositivos Bluetooth, microondas, etc.)

No sé mucho al respeto, pero entiendo que si un dispositivo wifi emite un paquete y hay ruido en el canal —debido a las interferencias— el router puede no llegar a recibirlo adecuadamente —se pierde— y le toca volver a transmitirlo. Es decir, que el síntoma del ruido se manifestaría en la proporción de paquetes perdidos en la comunicación. Pero no he visto en ningún sitio ningún tipo de baremo que relacione nivel de ruido (¿en qué unidades? porque, además, es variable en el tiempo) y calidad de la conexión. Tampoco me queda claro hasta qué punto le conviene a un capullo gilipollas seguir siéndolo y sufrir las interferencias del resto en lugar de compartir un canal con ellos. Supongo que habría que realizar mediciones locales/contextuales.

¿Es bueno un determinado canal?

Esta es la pregunta relevante y que pone en valor la discusión anterior. La información que proporcionan los analizadores wifi, como se ha discutido, es insuficiente: solo nos indica que existen ciertos routers, el canal en el que emiten y la potencia. Pero nada sobre el tráfico. Tampoco nada sobre las interferencias.

De ambas podrían obtenerse medidas más o menos indirectas estudiando la velocidad de transmisión y el porcentaje de paquetes perdidos. La ecuación vendría a ser algo así como:

$$V = C - S - T$$

donde

$V$ es la velocidad de transmisión (medible),
$C$ es la capacidad máxima del canal (teóricamente conocida),
$S$ es el uso que del canal hacen los otros dispositivos y
$T$ se podría en principio estimar en términos del número de paquetes perdidos.

Pero, ¿se puede realmente escuchar el tráfico en el espectro? No directamente con las tarjetas de wifi habituales, pero sí con dispositivos específicos —analizadores de espectro con capacidad de estudiar el de las frecuencias de la wifi— con precios que rondan entre lo caro y lo carísimo. De todos modos, al interesado en la cosa le recomiendo este vídeo en el que se muestra:

cómo usar uno de ellos (mil dólares entre hardware y software, según el vídeo)
ver las interferencias que producen distintos dispositivos y
visualizar la huella del uso de distintos tipos de usos de la wifi (videojuegos, vídeos, etc.).

Algún día, algún día me hará menos duelo que hoy.

Consejos finales

Usa (también) la banda de los 5 GHz. Suele estar menos congestionada; entre otras cosas, porque es más local.
En la banda de los 2.5 GHz, usa uno de los canales 1, 6 u 11.
Yo, a falta de un analizador de espectro, suelo elegir el que presumo menos congestionado de entre ellos. Esencialmente, aplico el minimax: aquel en el que es menor la máxima de las potencias de emisión ajenas.
Para los dispositivos fijos y cañeros, usa cable, no wifi.
No seas un capullo gilipollas.
Enteráte de cuáles son tus vecinos capullos y gilipollas y mételes una noche la cabeza de un caballo muerto en la cama.
Cómprate una hucha y guarda en ella las vueltas del café. Igual en cuatro o cinco años te da para un analizador de espectro pro.