2,4 frente a 5 GHz: la ciencia detrás de los problemas de conectividad en los dispositivos IoT

El WiFi ha recorrido un largo camino desde su nacimiento hace 26 años. Inicialmente, admitía unos miserables 2 Mbps a 2,4 GHz. La tecnología evoluciona y hoy en día se estima que hay 18 mil millones de dispositivos habilitados para WiFi en uso y más de 4 mil millones de dispositivos nuevos que se envían anualmente.

Se han agregado nuevas funciones y bandas de frecuencia, la última es la banda de 6 GHz que admite una velocidad de enlace máxima de 9,6 Gbps. Eso es 48.000 veces la velocidad original de 1997.

Cuanto más rápido mejor, ¿verdad? Sin embargo, la banda de 2,4 GHz sigue siendo la más popular en la actualidad y la mayoría de los productos para el hogar inteligente solo admiten 2,4 GHz. Para entender por qué, exploremos la ciencia detrás de las bandas. Dado que los productos de 6 GHz aún se encuentran en las etapas iniciales de disponibilidad comercial, nos centraremos en comparar 2,4 con 5 GHz.

Sin lugar a dudas, la banda de 5 GHz transporta mucho más tráfico inalámbrico. Esto es evidente con sólo mirar el gráfico de arriba. La velocidad puede ser importante para la transmisión de video de una cámara de seguridad, pero el alcance puede ser el factor decisivo para un abridor de puerta de garaje inteligente ubicado lejos del enrutador. La ventaja de 2,4GHz es que tiene un mayor alcance y mejor cobertura.

La razón es que las frecuencias inalámbricas más bajas atraviesan paredes y muebles mejor que las más altas. Por ejemplo, una señal de 2,4 GHz cae un 70 por ciento cuando pasa a través de paneles de yeso, en comparación con un 90 por ciento para 5 GHz. Para una pared de ladrillos, es una caída del 63 por ciento a 2,4 GHz y del 83 por ciento a 5 GHz.

Las frecuencias más bajas también tienen longitudes de onda más largas, lo que les permite doblarse alrededor de los objetos más fácilmente. Esto significa menos puntos muertos de WiFi y mejor cobertura en el hogar.

Otra ventaja de los 2,4GHz es que es la banda original. La compatibilidad con versiones anteriores se ha mantenido a través de sucesivas iteraciones de WiFi y, debido a su larga historia y las consiguientes economías de escala, los conjuntos de chips y módulos de 2,4 GHz son más rentables que los de 5 GHz. Si usted es el gerente de producto de un producto para el hogar inteligente, a menudo es una obviedad.

Sin embargo, la banda de 2,4 GHz es un espacio abarrotado, utilizado no sólo por WiFi sino también por dispositivos Bluetooth y hornos microondas. A menudo sufre congestión e interferencias, lo que genera problemas de conectividad para los productos para el hogar inteligente, lo que puede provocar problemas de soporte técnico y una mala percepción de la marca.

Una banda de frecuencia WiFi se divide en canales, similar a los canales de televisión en la banda UHF/VHF y las estaciones de radio en las bandas AM/FM. En EE. UU. y Canadá, los canales WiFi del 1 al 11 se utilizan ampliamente, los del 12 al 13 están restringidos y el 14 no se utiliza.

Un punto importante de la figura anterior es que los canales de 2,4 GHz se superponen entre sí. Una red que opera en el canal 1 envía y recibe datos usando algunas de las mismas frecuencias que una red en el canal 3.

Interferirán entre sí hasta cierto punto. La interferencia reduce la calidad de la señal inalámbrica, lo que reduce el alcance, el ancho de banda y el rendimiento de la red.

Peor aún, la mayoría de los enrutadores utilizarán de forma predeterminada los canales 1, 6 u 11 (de color azul en la figura anterior). Esto se debe a que no se superponen y, por tanto, no interfieren entre sí. Pero en un gran edificio de apartamentos o condominio, fácilmente podrías estar cubierto por diez o más redes WiFi.

Recuerde, 2,4 GHz tiene un alcance más largo, por lo que es más probable que el WiFi de un vecino cubra su hogar. Algunos de ellos usarán el canal como usted, ya que solo hay tres canales que no se superponen para todos.

En comparación, la banda de 5 GHz tiene 21 canales que no se superponen, por lo que la posibilidad de interferencia es mucho menor.

Cuando hay mucho tráfico de datos en tu canal y todo se ralentiza, eso se llama congestión. WiFi es un medio compartido, lo que significa que cuando un dispositivo está hablando, nadie más puede hacerlo. Cuanto más ocupado esté el canal, más difícil será conseguir un espacio para hablar, lo que da como resultado una calidad de video deficiente o estancada, e incluso pérdida de datos.

Además de esto, los dispositivos inteligentes con un nivel o calidad de señal WiFi más baja, como aquellos cerca del borde de la cobertura o el alcance de la red, hablan más lento que los dispositivos cercanos al enrutador y usan efectivamente más ancho de banda. Es posible que su red doméstica pueda transmitir video a dos dispositivos ubicados cerca del enrutador, pero solo a un dispositivo ubicado en el borde de la cobertura.

Generalmente, cuantos más dispositivos y tráfico haya en su red, mayor será la congestión. Los productos inteligentes como las bombillas y los aspersores para césped no utilizan mucho ancho de banda, pero pueden experimentar retrasos en el encendido y apagado. Los productos que transmiten vídeo serán los más afectados, especialmente cuando toda la familia está en casa y activa.

La congestión es un problema intermitente que depende del uso total de la red y de la ubicación de los enrutadores y repetidores/extensores WiFi y puede ser un problema difícil de solucionar.

Para aliviar la congestión en 2,4 GHz, muchos enrutadores y sistemas WiFi en malla hoy en día intentan dirigir los dispositivos para que se conecten en la banda de 5 GHz. Para productos domésticos inteligentes que solo funcionan con 2,4 GHz, esto puede resultar problemático.

La dirección de banda no forma parte del estándar WiFi, por lo que cada fabricante lo hace de forma diferente, lo que complica la resolución de problemas. Muchos de los sistemas de malla más nuevos presentan una red fusionada con una única ID de red, lo que hace imposible dividirla en redes separadas de 2,4 y 5 GHz.

Los problemas de conectividad de los productos para el hogar inteligente suelen ser complejos no sólo por los problemas con la banda de 2,4/5 GHz, sino también porque el entorno WiFi cambia constantemente. Se agregan nuevos dispositivos, se reemplazan dispositivos antiguos y se actualiza una suscripción de transmisión de video a 4K.

Los patrones de tráfico cambian. Eso es solo en tu propia casa. ¿Qué pasa con tus vecinos, cuyos dispositivos y uso pueden afectar los tuyos? Estar conectado es una cosa, permanecer conectado es otra.