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¿Por qué el Wi-Fi se debilita al atravesar paredes? La diferencia entre las bandas de 2.4GHz y 5GHz

Categoría: Tecnología

Es posible que tengas una conexión perfecta en la sala de estar, pero que la señal se vuelva débil en la habitación contigua, separada solo por una pared. Aunque uses el mismo router, la facilidad con la que la señal atraviesa los obstáculos depende de varios factores, incluida la frecuencia de la onda de radio. [3]

¿Por qué las ondas de radio se debilitan al atravesar paredes? Y, curiosamente, ¿por qué se debilitan incluso si no hay obstáculos? Para entenderlo, debemos mirar tres factores: la longitud de la onda, la distancia y el material de las paredes. [3]

1. Por qué se corta la conexión en la habitación de al lado aunque usemos el mismo router

La mayoría de los routers domésticos pueden emitir ondas de radio en dos bandas: 2.4GHz y 5GHz. El término GHz (gigahertz) indica cuántas veces por segundo vibra la onda de radio. [3]

A pesar de usar el mismo dispositivo, es común que una de estas frecuencias tenga dificultades para conectarse al otro lado de una pared. Esto no se debe a una sola causa. En este artículo, dividiremos las razones en tres categorías: la longitud de la onda de radio, la debilidad causada por la distancia (que ocurre incluso sin paredes) y el material y grosor de las paredes mismas. [3]

2. La difracción: cómo las ondas de radio rodean los obstáculos

El fenómeno por el cual las ondas de radio rodean un obstáculo para llegar detrás de él se llama difracción. Se considera que la difracción ocurre más fácilmente cuanto más baja es la frecuencia (y por lo tanto, más larga es la longitud de onda). Por el contrario, las ondas de radio de alta frecuencia tienden a comportarse más como la luz, avanzando en línea recta. [3]

Por esta razón, con frecuencias más altas, es más probable que se formen "zonas de sombra" detrás de edificios u otros objetos donde la señal no llega. [3]

Un ejemplo cercano para entender esto es el sonido de una conversación detrás de un muro: puedes escucharlo, pero la luz de una linterna no llega al otro lado. Sin embargo, recuerda que las ondas de radio, el sonido y la luz son cosas diferentes; este es solo un ejemplo para imaginar el concepto. [3]

Entre 2.4GHz y 5GHz, la de 5GHz es la frecuencia más alta. Por lo tanto, se piensa que la señal de 5GHz tiene una mayor tendencia a quedar bloqueada por las sombras de paredes o muebles. No es que "no pueda pasar", sino que tiene una "tendencia a ser bloqueada más fácilmente". Cuánta señal atraviesa una pared no depende solo de la frecuencia. [3]

3. Cómo la distancia debilita la señal de Wi-Fi, incluso sin paredes

La debilitación de la señal de radio se mide en decibelios (dB). Si la señal pierde 3dB, su potencia se reduce aproximadamente a la mitad; si pierde 10dB, se reduce a aproximadamente una décima parte. Una pérdida de 6dB significa que la potencia se reduce a aproximadamente una cuarta parte. [3]

Incluso en un espacio sin paredes (espacio libre), la señal se debilita porque se expande. Si la frecuencia se duplica, esta debilitación aumenta en aproximadamente 6dB. [3]

Según los cálculos de una explicación técnica, a una distancia de 100m, la debilitación es de aproximadamente 80dB para 2.4GHz y de aproximadamente 86.4dB para 5GHz. La diferencia es de aproximadamente 6.4dB, lo que equivale a una potencia de aproximadamente una cuarta parte. [3]

Estos números corresponden a un cálculo en condiciones ideales sin ninguna pared. En una casa real, a esta pérdida por distancia se le suma la debilitación causada por las paredes. [3]

4. Cómo cambia la debilitación de la señal según los materiales de la pared

El NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) de Estados Unidos midió cuánto debilitan los materiales de construcción las señales de radio. Investigaron materiales como ladrillo, hormigón, vidrio, contrachapado, madera, yeso, hormigón armado y rejillas de acero, variando sus grosores. [3]

Para la banda de 2.4GHz, un fabricante proporcionó estimaciones aproximadas: las ventanas transparentes debilitan la señal unos 3dB, las paredes de madera unos 10dB, las paredes interiores de unos 15cm de grosor entre 15 y 20dB, y las paredes estructurales de unos 30cm entre 20 y 25dB. [3]

Si convertimos esto en potencia, una ventana reduce la señal a la mitad, una pared de madera a una décima parte, y una pared estructural gruesa a entre una centésima y una trescientava parte. Si sumamos los decibelios simplemente, atravesar dos paredes interiores puede significar una pérdida de 30 a 40dB, es decir, una señal menor a una milésima parte. En casas reales, los reflejos y otros factores cambian estos resultados. [3]

Sin embargo, estos números son estimaciones del fabricante y solo aplican a la banda de 2.4GHz. No hay datos en estas estimaciones sobre cuánto cambia la señal en la banda de 5GHz para las mismas paredes. [3]

5. La otra debilidad de la banda de 2.4GHz además de las paredes

Hasta ahora, la banda de 2.4GHz parece tener ventaja porque es más resistente a las paredes. Sin embargo, esta banda tiene otra debilidad. [3]

Esta banda es una banda ISM (para uso industrial, científico y médico) que se puede usar sin licencia. Por ello, muchos dispositivos como microondas, teléfonos inalámbricos y dispositivos Bluetooth usan la misma banda, lo que puede causar interferencia y hacer que la comunicación sea más lenta. [3]

Es importante distinguir entre la debilitación por paredes y la lentitud causada por la congestión. Aunque la sensación sea de "conexión difícil", las causas pueden ser diferentes. [3]

Si quieres investigar por tu cuenta

Después de pedir permiso a tu familia, camina por la casa mirando las barras de Wi-Fi en tu teléfono y anota la intensidad de la señal en un esquema de la distribución de tu hogar. Compara cerca del router, en la habitación de al lado, en el pasillo o frente al baño. [3]

Si tu router tiene nombres diferentes para las bandas de 2.4GHz y 5GHz, puedes cambiar de conexión para comparar. Ten en cuenta que las barras son una guía según el dispositivo y no una medición exacta. Si conoces el material y grosor de las paredes, anótalos también en tu esquema. [3]

Fuentes

  1. MONOist, "Explicación sobre las propiedades de las ondas de radio (difracción y frecuencia)" https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2410/28/news012.html (Explica la tendencia de la difracción y la rectitud de las ondas según la frecuencia.)
  2. GaussianWaves, "Modelo de propagación en espacio libre de Friis" https://www.gaussianwaves.com/2013/09/Friss-Free-Space-Propagation-Model/amp (Relación entre la pérdida en espacio libre y la frecuencia.)
  3. NIST, "Atenuación de señales electromagnéticas en materiales de construcción" https://nist.gov/publications/electromagnetic-signal-attenuation-construction-materials (Rango de mediciones de materiales de construcción. Solo se confirma el resumen.)
  4. Keenetic, "Coeficientes de atenuación de señal Wi-Fi" https://support.keenetic.com/titan/kn-1811/en/20207.html (Estimaciones de atenuación por pared en la banda de 2.4GHz.)
  5. Sharp, "Sobre la interferencia en la banda de 2.4GHz" https://jp.sharp/netwalker/info/other/wirelesslan.html (Dispositivos que comparten la banda de 2.4GHz y la interferencia resultante.)