Modos de funcionamiento de las redes Wi-Fi

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Desde la llegada de los dispositivos de gran consumo con conectividad Wi-Fi (smartphones, tablets, portátiles…), dicha tecnología inalámbrica ha alcanzado una gran popularidad. Sin duda es en el mercado residencial y doméstico donde Wi-Fi ha encontrado un nicho de gran crecimiento.

Para mucha gente, la existencia de una red Wi-Fi está ligada al router de proporciona la conexión a Internet. Sin embargo, la tecnología Wi-Fi ofrece un gran abanico de posibles configuraciones destinadas tanto al mercado profesional como al doméstico y que en este artículo repasaremos. Vamos a ello.

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Introducción: cómo se establece una red Wi-Fi

Técnicamente Wi-Fi es una tecnología que permite constituir una red local inalámbrica, es decir, conectar varios dispositivos cercanos entre sí de forma inalámbrica, es decir, sin cables.

Figura02. Red Wi-Fi generalPara constituir una red Wi-Fi se utiliza un dispositivo de interconexión conocido como Punto de acceso inalámbrico (Wireless Access Point), también nombrado por sus siglas en inglés WAP, o simplemente AP. Este dispositivo es el que establece los parámetros de funcionamiento de la red Wi-Fi, centraliza y gestiona todas las comunicaciones inalámbricas.

Figura03. Red Wi-Fi con APUna red Wi-Fi constituida por un AP se dice que es una red Wi-Fi funcionando en modo Infraestructura. Muchos fabricantes lo han denominado modo AP. En dicho modo, el AP establece la red Wi-Fi, básicamente permitiendo configurar el nombre de la red (parámetro conocido como SSID), el tipo de seguridad (WPA, WPA2) y la clave de acceso a la red en caso de ser necesaria.

Como se observa en la figura anterior un AP constituye una red Wi-Fi pero por si solo no proporciona acceso a Internet. El AP, además de establecer una red Wi-Fi, permite conectar los dispositivos inalámbricos a una red cableada. Para ello, todos los APs disponen de un puerto Ethernet. Si el AP está conectado a una red cableada con conexión a Internet (o directamente a un router), los dispositivos Wi-Fi tendrán acceso a Internet.

Figura04. Red Wi-Fi conectada a un routerEn la figura anterior se puede observar la parte trasera de un AP donde se incluye un puerto Ethernet y en la parte derecha se representa la conexión de un AP directamente a un router para proporcionar conexión a Internet a los dispositivos inalámbricos.

Figura05. Red Wi-Fi conectada a una LAN

En esta figura se observa la conexión de un AP al switch de una red cableada que tiene acceso a Internet.

Habitualmente, el nombre de la red Wi-Fi (el SSID) es “público”, es decir, que cualquier dispositivo Wi-Fi que esté dentro del área de cobertura del AP, puede detectar la presencia de la red Wi-Fi y solicitar la conexión a la misma. Habitualmente, el software de configuración detecta automáticamente el tipo de seguridad y solicita la clave de conexión a la red.

En la siguiente figura se muestra la ventana de configuración para seleccionar una red Wi-Fi en un portátil con el sistema operativo Windows (los nombres de las redes están parcialmente ocultos para mantener su privacidad).

Figura06. Configuracion Wi-Fi

Existe dos modos de funcionamiento que permiten a dispositivos con Wi-Fi conectarse directamente entre ellos sin utilizar un Punto de acceso. El primero y más antiguo se conoce como Ad-Hoc y se puede considerar en desuso. El segundo, más reciente, se conoce como Wi-Fi Direct.

Wi-Fi en entornos residenciales

En el apartado anterior, vimos como el modo básico de establecer una red Wi-Fi es mediante un Punto de acceso Wi-Fi (también llamado simplemente AP). Sin embargo, casi nadie tiene un AP en su casa para poder tener Wi-Fi. ¿Por qué?

Desde hace ya varios años, todos los ISP, es decir, las empresas que proporcionan acceso a Internet, facilitan a sus usuarios residenciales routers que incluyen dentro de sus características las funciones de un punto de acceso inalámbrico. Por lo tanto, dichos usuarios no necesitan tener un AP porque el propio router ya incluye las funciones de AP.

Figura07. Router con Wi-FiIncluso se ha familiarizado la denominación de Router Wi-Fi para este tipo de dispositivos como se puede ver en la información extraída de las páginas web de un par de ISP:

Figura08. Ofertas conexion con router Wi-FiNormalmente (aunque no siempre) este tipo de routers Wi-Fi sólo soportan el modo de funcionamiento descrito anteriormente, conocido como modo infraestructura o modo AP. Con este modo se cubren perfectamente las necesidades de conectividad Wi-Fi para una gran parte de los casos, especialmente en las redes residenciales.

Sin embargo, existen escenarios donde el modo infraestructura con un solo AP (o router que incluye esta función) no es suficiente para cubrir las necesidades de conectividad. En el próximo apartado repasamos los modos de configuración más habituales en la tecnología Wi-Fi.

En realidad, cualquier dispositivo con un interfaz Wi-Fi y el software adecuado puede funcionar como un AP. Por ejemplo, un PC con una tarjeta Wi-Fi o un smartphone. En el caso de los smartphones con Android, el propio sistema operativo incluye el software para hacer funcionar el teléfono como si fuera un AP.

Modos de funcionamiento Wi-Fi

Ya conocemos las dos opciones más habituales de establecer una red Wi-Fi. O bien utilizando un Punto de acceso Wi-Fi (AP) o bien utilizando el llamado router Wi-Fi, que además de proporcionar una conexión con Internet, incluye las funciones de un AP.

La ventaja de utilizar el router Wi-Fi es la simplificación de dispositivos de red. Con un router Wi-Fi tenemos un “todo-en-uno”: router y AP. Además, la mayoría incluye cuatro puertos Ethernet para conectar hasta cuatro dispositivos por cable al router.

El inconveniente de los routers Wi-Fi es que ofrecen ciertas limitaciones en las posibilidades de conectividad Wi-Fi. Estas limitaciones están perfectamente justificadas en los entornos residenciales donde se utilizan estos routers. Sin embargo, en ciertas ocasiones y sobre todo, en entornos más profesionales pueden ser necesarias características adicionales.

Una de las posibilidades que ofrecen los AP es el uso de diferentes modos de configuración. A continuación hacemos un repaso a los modos de funcionamiento más habituales que un AP puede soportar:

  • Modo AP o infraestructura. Ya hemos hablado de este modo. Es el más habitual y el que está implementado en los routers Wi-Fi. Permite establecer un red Wi-Fi en la zona de cobertura del dispositivo. Más adelante veremos que este modo también se utiliza para ampliar la capacidad de una red Wi-Fi, ampliando el número de APs.
  • Modo WDS (Wireless Distribution System). Este modo de funcionamiento permite establecer una conexión directa inalámbrica entre dos APs. Es un modo utilizado para establecer puentes inalámbricos que permitirán conectar dos redes separadas. El problema de este modo es que no está incluido en el estándar Wi-Fi por lo que puede dar problemas si se utiliza con APs de distinto fabricante.
  • Modo WDS con AP. Este modo es una mezcla de los dos anteriores. Permite a un AP establecer un puente inalámbrico con otro AP y al mismo tiempo establecer una red Wi-Fi. No es un modo muy utilizado por cuestiones de rendimiento.
  • Modo Repeater (también denominado modo Range Extender). Este modo de funcionamiento se ha popularizado en los entornos residenciales ya que permite ampliar la cobertura de la red Wi-Fi proporcionada por el router Wi-Fi del ISP de forma fácil. De hecho, se han comercializado dispositivos Wi-Fi específicos que funcionan en este modo, conocidos como Repetidores Wi-Fi.
  • Modo Wireless Client. Este modo permite que un AP se comporte como un cliente Wi-Fi. Se utiliza en ciertos casos para establecer un puente inalámbrico con APs de diferente fabricante.

Tanto los modos WDS como Wireless Client, técnicamente no constituyen redes Wi-Fi, ya que no permiten la conexión de dispositivos Wi-Fi. Su función es la de establecer puentes inalámbricos. Sin embargo, están incuidos en este artículo porque, los puentes inalámbricos, en determinados casos pueden ser una buena solución de conectividad inalámbrica.

En los próximos apartados veremos ejemplos de los principales usos de los modos anteriores.

Modo infraestructura con varios APs

Esta es una configuración muy común en entornos profesionales donde es necesario proporcionar acceso Wi-Fi en áreas extensas o donde exista un número alto de dispositivos. La clave de este modo es tener la infraestructura de cableado necesaria ya que todos los APs deben ir conectados a la red cableada donde se encuentre el router que proporcione salida a Internet.

Figura09. Red Wi-Fi con varios APsEste modo de funcionamiento es totalmente interoperable, es decir, funciona utilizando APs de diferentes fabricantes. Lo importante es que todos los APs utilicen el mismo estándar Wi-Fi y los mismos parámetros (SSID, tipo de seguridad y clave).

En la fotografía de la izquierda se puede ver un AP instalado en la pared para dar cobertura a una determinada zona. En la fotografía de la derecha se puede ver el armario de comunicaciones que contiene el switch en el que se conectan todos los APs de la instalación y el router de acceso a Internet.

Figura10. Fotos de instalación Wi-FiEn la siguiente figura se puede observar la ubicación de tres APs para dar cobertura a la zona requerida.

Figura11. Plano ejemplo Wi-FiEn las siguientes figuras se muestran pantallas de configuración de tres APs de diferentes fabricantes que forman parte de la misma red Wi-Fi llamada WIFI_PRUEBA.

Figura12. Configuracion AP Wi-Fi 1Figura13.Configuracion AP Wi-Fi 2Figura14.Configuracion AP Wi-Fi 3Cuando el número de APs que conforman la red inalámbrica es alto, algunos fabricantes proporcionan soluciones tanto software como hardware para gestionar de forma eficiente y unificada todos los dispositivos. El inconveniente en este caso es que todos los APs deben ser del mismo fabricante que aporta la solución de gestión.

Puente inalámbrico (modo WDS)

Este modo se utiliza para poder establecer un puente (bridge) inalámbrico entre dos redes. Muy útil cuando es necesario unir dos redes separadas físicamente, por ejemplo, en dos edificios cercanos, cuando el coste del tendido del cable es caro o simplemente no es posible. Como se observa en la figura, es necesario disponer de dos APs. Figura15. Puente inalambricoHay APs comercializados para trabajar específicamente en este modo. Normalmente se montan en la fachada exterior de los edificios y tienen que estar construidos con materiales que soporten las condiciones del exterior.

Figura16. Fotos puente Wi-FiEn las fotos anteriores se observa un AP montado en el exterior junto con un plano que muestra la disposición de un puente inalámbrico formado por dos APs, para unir dos edificios.

Este modo no forma parte del estándar Wi-Fi por lo que está recomendado que los dos dispositivos que forman el puente inalámbrico sean del mismo modelo. Figura18. Configuracion Puente DLINK

Figura19. Configuracion Puente Ubiquiti

En las dos figuras anteriores se puede ver la configuración de un puente Wi-Fi para dos fabricantes diferentes. Se puede observar que los parámetros que hay que especificar son el canal a utilizar, la anchura de la banda, la dirección MAC del AP al que se va a conectar para establecer el puente, el tipo de seguridad y la clave. Recordar que en esta configuración no se puede conectar ningún dispositivo Wi-Fi. Un AP en modo puente solo se podrá comunicar con el AP del otro extremo del puente.

Hay que tener en cuenta que esta solución de conectividad no es la más óptima en términos de rendimiento. Por tanto, dicha solución sólo se emplea cuando el tendido de un cable no es posible o el coste es elevado. Para hacerse una idea de esto se incluye en la siguiente figura las gráfica de rendimiento de un cable y de un puente inalámbrico obtenidas con la aplicación iperf/jperf. Figura20. Graficas iperfPara cinco flujos (streams) simultáneos, por cable Ethernet se obtiene una velocidad de unos 90 Mbps (a la izquierda), y para el puente se obtiene una velocidad de unos 16 Mbps (a la derecha).

Puente inalámbrico (modo Wireless Client)

Este modo de configuración es una alternativa para establecer un puente inalámbrico con dispositivos de distinto fabricante si uno de ellos soporta este modo, ya que dicho puente se establece utilizando las características del estándar Wi-Fi y no el modo WDS.

Las prestaciones de este modo son pobres ya que el ancho de banda para el puente depende del número de dispositivos conectados al AP principal. Por tanto, esta solución sólo es aceptable cuando no es necesario proporcionar mucha velocidad.

Figura21. Puente Wi-Fi en modo Wireless Client

Puente inalámbrico con funciones AP

Para lleva a cabo esta configuración es necesario que el AP soporte el modo WDS con AP. Dicha configuración permite establece un puente inalámbrico y además constituir una red Wi-Fi en uno de los extremos del puente (o en los dos).

Esta solución sólo es recomendable cuando el número de dispositivos Wi-Fi conectados es muy pequeño.

Figura22.Modo WDS con AP

Extensor de cobertura (modo Repeater o Range Extender)

Un dispositivo muy popular en los últimos años es el conocido Repetidor Wi-Fi. Dicho dispositivo es un AP funcionando en modo Repeater. La idea de este modo de funcionamiento es extender la cobertura de una red Wi-Fi establecida desde otro AP (o desde un router  Wi-Fi).

Figura23.Modo Repeater

El AP en modo Repeater se conecta al AP principal como cliente Wi-Fi y genera un nuevo área de cobertura Wi-Fi para que otros dispositivos se conecten a dicha red. Es muy importante que el repetidor tenga buena cobertura de la señal Wi-Fi original.

Figura24.Modelos de Repetidores Wi-Fi

En la figura anterior se muestran dos modelos diferentes de Repetidores Wi-Fi.

Esta solución no está recomendada para entornos profesionales y sólo se aconseja su uso en entornos residenciales con pocos dispositivos Wi-Fi ya que el “doble salto” inalámbrico que existe para los dispositivos Wi-Fi conectados al repetidor penaliza mucho el rendimiento de las conexiones .

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20 pensamientos en “Modos de funcionamiento de las redes Wi-Fi

  1. Te felicito. Soy un bruto, y es la primera vez que alguien logra que lo entienda. No se cuanto conoces de redes, pero en docencia, 10 puntos.
    Pude montar mi AP con un repetidor de puro milagro, pero ahora tengo una noción de lo que esta pasando.
    Muchas gracias

  2. MI REPETIDOR SIEMPRE PIDE CONTRASEÑA CUANDO SE CONECTA ASI LE DE LA OPCION DE GUARDAR CONTRASEÑA… AUXILIO

  3. Muy buen artículo, me gustaría hacerte algunas preguntas concretas para un proyecto que tengo. Si te apetece responderlas o almenos leerlas responde a esto y dame una forma de contactar. Un saludo, buen artículo y gracias de antemano.

    • Gracias a ti por el comentario.

      En la sección “Autor” del menú principal del blog tienes una dirección de correo de contacto. Intentaré ayudarte en lo que pueda.

  4. Excelente explicacion, aclara de forma precisa muchos conceptos de las redes inalambricas, es lo que andaba buscando de este tema.

    • Desde el navegador Chrome se puede hacer. Desde el menú de opciones (el icono de arriba a la derecha de las líneas horizontales) se selecciona la opción Imprimir y en el cuadro que aparece a la izquierda pulsar en el botón Cambiar y elegir “Guardar como PDF”

      • También se puede hacer en Mozille Firefox presionando Ctrl+P. Lo único es que la salida será en XPS y no en PDF. Pero si lo quieres en PDF puedes descargar un convertidor XPS->PDF. Saludos, por cierto Autor, trozo de tutorial. Gracias.

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