Canales, ancho de banda, OFDM, subportadoras, beacons, throughput_ (versión didáctica para Obsidian)

Elevator pitch:
Entender cómo funciona el espectro Wi-Fi —frecuencias, canales y anchos— te permite diagnosticar rendimiento, planear despliegues y distinguir velocidad teórica (link rate) de velocidad real (throughput). Gran parte de la eficiencia viene de OFDM: dividir un bloque de frecuencia en muchas subportadoras que transmiten paralelamente sin interferirse.

Índice

Conceptos clave rápidos

Frecuencia: “autopista” (ej. 2.4 GHz, 5 GHz, 6 GHz).
Canal: carril dentro de esa autopista (ej. canal 1 = 2412 MHz).
Ancho de banda (20/40/80/160 MHz): cuántos MHz ocupa el AP → cuántos subcanales (subportadoras) disponibles.
OFDM: técnica que divide el ancho en muchas subportadoras ortogonales que transmiten en paralelo.
Subportadora: mini-canal (p. ej. 64 por 20 MHz en Wi-Fi) que lleva símbolos modulados.
Beacons: anuncios periódicos del AP (SSID, capacidades, primary channel, etc.).
Primary channel: canal donde se anuncian beacons y control; necesario cuando hay bonding.
Link rate: velocidad teórica del enlace (Mbit/s).
Throughput: velocidad real de datos útiles (Mbit/s) después de overheads y colisiones.

Frecuencia ↔ Canal ↔ Ancho de banda (qué y por qué)

Frecuencia

2.4 GHz: mejor alcance, mayor interferencia, menos canales limpios.
5 GHz: menor alcance, mayor capacidad y más canales (incluye DFS).
6 GHz (Wi-Fi 6E): aún más espectro, baja congestión.

Canal

Cada canal tiene una frecuencia central (ej. canal 1 → 2412 MHz).
20 MHz significa que el canal ocupa ±10 MHz desde la central (ej. 2402–2422 MHz para ch1).

Ancho de banda

20 MHz = bloque base (p. ej. 64 subportadoras).
40/80/160 MHz = concatenación de bloques: más subportadoras → mayor capacidad teórica.
Resultado práctico: más ancho → más bits por segundo siempre que el espectro no esté congestionado.

Tip

En 2.4 GHz suele convenir 20 MHz por la escasez de espectro; en 5 GHz se usan 40/80 cuando el entorno está relativamente libre.

OFDM y subportadoras — cómo funciona (detalle técnico)

Idea central

OFDM divide el canal (ej. 20 MHz) en N subportadoras (por ejemplo 64).
Cada subportadora transmite simultáneamente un flujo de símbolos modulados (QPSK, 16/64/256-QAM).
En el dominio de la frecuencia cada subportadora aparece como una forma sinc con un pico centrado en su frecuencia asignada.

Especificaciones (20 MHz, Wi-Fi típico)

64 subportadoras en total:
- ≈48 subportadoras datos
- Varias subportadoras piloto (sincronía)
- Bordes / guard bands inactivos
Separación entre subportadoras: ≈312.5 kHz (20 MHz / 64).
Transmisión en paralelo: el transmisor aplica IFFT para generar la señal compuesta y el receptor aplica FFT para recuperar cada subportadora.

Cálculo simplificado de link rate (ejemplo)

Si: 48 subportadoras, símbolo rate ≈ 250k símbolos/s, modulación 64-QAM (6 bits/símbolo):

48 × 250000 × 6 ≈ 72 Mbps (por spatial stream)

Info

El throughput real será menor por: cabeceras MAC/LLC, ACKs, retransmisiones, tiempos muertos (contention/CCA), gestión y cifrado.

Primary channel, center channel y bonding (40/80/160)

Primary Channel

Canal donde se anuncian los beacons y se hace el control de asociación.
Cuando usas 40/80/160 MHz (bonding), sigues teniendo un primary channel que sirve para el initial tuning de los clientes.

Center Channel

Indica el centro del bloque cuando hay bonding (ej. 80 MHz centrado en X MHz).
Útil para saber exactamente qué rango ocupa el AP.

Bonding (ejemplos)

20 MHz: un bloque.
40 MHz: 2 bloques pegados.
80 MHz: 4 bloques → mucho más ancho → más subportadoras → mayor capacidad pero mayor probabilidad de solapamiento.

Beacons, asociación y rol del primary channel

Beacon: frame management enviado periódicamente (≈100 ms) que anuncia SSID, supported rates, capabilities (11k/r/v), primary channel, ancho máximo, seguridad, etc.
Asociación: el cliente escucha beacons en el primary channel, realiza handshake (auth/assoc), luego data se transmite en todo el bloque definido (p. ej. 80 MHz) si el AP lo soporta.
Importancia: si el primary channel está saturado, la asociación/descubrimiento será más afectado que si sólo hay ruido en los laterales.

Throughput vs link rate — cálculo y ejemplos

Terminología

Link rate (PHY rate): velocidad indicada por la capa física, función de MCS, spatial streams, ancho.
Throughput: datos útiles que atraviesan la capa IP/TCP en el tiempo.

Ejemplo numérico

AP: 802.11n, 20 MHz, 1 stream, MCS que equivale a 72 Mbps link rate.
After overhead (MAC headers, interframe spacing, ACKs), throughput real ≈ 30–40 Mbps.
Si interferencia/colisiones aumentan → throughput cae aún más (ej. 15 Mbps).

Efectos de cambiar ancho (20 vs 40 vs 80 vs 160)

Ancho	Subportadoras aprox.	Link rate (1 stream, ejemplo)	Ventaja	Riesgo
20 MHz	64 (48 datos)	~72 Mbps	Buena coexistencia en 2.4 GHz	Menor capacidad máxima
40 MHz	128	~150 Mbps	Doble capacidad teórica	Pisar canales vecinos (2.4 GHz: malo)
80 MHz	256	~433 Mbps	Alto throughput	Mayor probabilidad de interferencia
160 MHz	512	>1 Gbps	Muy alta capacidad	Muy sensible al entorno; DFS/compatibilidad

Warning

Más ancho no garantiza mejor throughput en entornos congestionados. Puede reducir el throughput agregado por mayor contención.

Interpretación práctica del scan (ej.: `IPDUV`)

Usamos líneas del scan que pegaste. En tus datos hay varios APs I.P.D.U.V e IPDUV D en 2412 MHz (canal 1) y otros en 5220 MHz (canal 44) con 40 MHz o 160 MHz.

Observaciones sobre `IPDUV`

Entradas con Primary Channel = 1 (2412 MHz), Width = 20 MHz: APs en canal 1 ocupan 2402–2422 MHz. Señales fuertes (-43 dBm → muy cerca).
Otras entradas en canal 44 (5220 MHz) con 40 MHz → ocupan 5210–5250 MHz; buen uso de 5 GHz si el cliente lo soporta.
Hay también dispositivos anunciando 160 MHz en 5180–5330 (lo cual cubre un rango grande): si hay muchos APs en ese bloque, quien use 160 MHz puede “secuestrar” mucho espectro y aumentar contención.

Recomendación práctica (con tus datos)

En 2.4 GHz: elegir 1, 6 o 11 según menor congestión (evitar 8/13 porque solapan más). Fijar 20 MHz.
En 5 GHz: preferir 40/80 si el bloque está relativamente libre; evitar 160 a menos que controles el entorno.

Example

Caso: IPDUV entrada con -43 dBm en ch1 (20 MHz) → excelente señal; si tu cliente está ese cerca, prioriza 20 MHz en 2.4 GHz y forza band-steering a 5 GHz para otros clientes móviles.

Comandos útiles y análisis (escaneo y diagnóstico)

Estos comandos sirven para auditoría/diagnóstico legítimo y resolución de problemas. Respeta la ley y las políticas de tu red.

Linux — escaneo y filtrado

# Escaneo completo (iw)
sudo iw dev wlan0 scan > scan_raw.txt
 
# Filtrar campos útiles (ejemplo)
sudo iw dev wlan0 scan | egrep -i 'BSS|SSID|signal|freq|primary|center|width' -A6
 
# Contar APs por canal (si tienes CSV con canal en col 5)
awk -F'|' '{print $5}' scanfile.txt | sort | uniq -c | sort -nr

Herramientas gráficas / captura

nmcli device wifi list — NetworkManager.
airodump-ng — escaneo pasivo (requiere modo monitor) — uso responsable.
Wireshark — análisis de frames (beacons, association) a partir de .pcap.

Troubleshooting y buenas prácticas

Síntomas ⇢ causas ⇢ acciones

Throughput bajo con buena señal: congestión / solapamiento. → comprobar APs en el mismo canal; reducir ancho a 20 MHz (2.4 GHz) / mover a 5 GHz.
Roaming con cortes: no hay 11k/r/v o thresholds inadecuados. → habilitar 802.11k/r/v si APs y clientes lo soportan.
Altos retries / retransmissions: interferencia (co-channel, no-wifi). → espectro analyzer / cambiar canal.

Checklist de despliegue

Documentar: SSID, BSSID, canal, ancho, potencia TX.
En 2.4 GHz: 20 MHz y canales 1/6/11.
En 5 GHz: preferir 40/80 cuando el espectro esté limpio; usar DFS con cuidado.
Ajustar potencia TX para evitar sobrecobertura y hidden nodes.
Habilitar band steering, QoS (WMM), y seguridad (WPA3 o WPA2-Enterprise).

Tip

Medir antes y después: escanear canales y ejecutar iperf3 (cliente ↔ servidor controlado) para evaluar impacto de cambios.

Seguridad y ética (nota importante)

Esta sección es un recordatorio: manipular redes ajenas, crackear contraseñas o realizar ataques (deautenticación, MITM, fuerza bruta, etc.) es ilegal y peligroso.
Lo que aquí hay son conceptos y herramientas para diagnóstico legítimo, hardening y enseñanza. Si vas a auditar redes, hazlo con autorización escrita del propietario.

Resumen práctico / Checklist / Autoevaluación

Resumen express

20 MHz = bloque base; contiene 64 subportadoras (≈48 útiles).
OFDM: subportadoras ortogonales se superponen en frecuencia pero no se interfieren gracias a diseño sinc/ortogonalidad.
Más ancho ⇒ mayor capacidad teórica, pero también mayor probabilidad de interferencia.
Primary channel = canal donde AP anuncia beacons; necesario incluso cuando hay bonding.
Throughput < link rate por overhead y contención.

Checklist rápido para optimizar Wi-Fi local

En 2.4 GHz: fijar 20 MHz; elegir 1/6/11 según menor congestión.
En 5 GHz: priorizar 40/80 en espectro limpio; evitar 160 salvo controlado.
Documentar potencia TX y activar 802.11k/r/v para roaming si es necesario.
Medir con iw, iperf3, Wireshark antes/después de cambios.

Autoevaluación (intenta responder sin mirar)

¿Por qué 1/6/11 en 2.4 GHz?
¿Qué hace la FFT en un receptor OFDM?
¿Cuál es la diferencia entre link rate y throughput?
¿Qué riesgo tiene configurar 160 MHz en un entorno urbano?
¿Qué información importante trae un beacon?
Porque los bloques de 20 MHz centrados en 1, 6 y 11 no se solapan (en la mayoría de normativas), minimizando interferencia.
Separar las subportadoras (dominio frecuencia) y recuperar los símbolos enviados en cada subportadora.
Link rate = velocidad teórica en PHY; throughput = datos útiles observados por la capa superior (IP/TCP) después de overheads.
Ocupas mucho espectro → alto riesgo de colisiones y degradación del throughput agregado; además posibles restricciones DFS.
SSID, capacidades (ancho máximo, estándares soportados), primary channel, seguridad, información de roaming (11k/r/v).

Diagramas (Mermaid)

1) Canal 20 MHz con subportadoras (simplificado)

flowchart TB
  subgraph "Canal 20 MHz (2402-2422 MHz)"
    direction LR
    s1["Sub 1\n(pico)"] --- s2["Sub 2\n(pico invertido)"] --- s3["Sub 3\n(pico)"] --- s4["Sub 4\n(piloto)"] --- s5["..."]
  end
  note1["48 subportadoras datos\n+ pilotos + guard bands"]:::note
  s5 --> note1

  classDef note fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:1px;

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Conceptos clave rápidos

Frecuencia ↔ Canal ↔ Ancho de banda (qué y por qué)

Frecuencia

Canal

Ancho de banda

OFDM y subportadoras — cómo funciona (detalle técnico)

Idea central

Especificaciones (20 MHz, Wi-Fi típico)

Cálculo simplificado de link rate (ejemplo)

Primary channel, center channel y bonding (40/80/160)

Primary Channel

Center Channel

Bonding (ejemplos)

Beacons, asociación y rol del primary channel

Throughput vs link rate — cálculo y ejemplos

Terminología

Ejemplo numérico

Efectos de cambiar ancho (20 vs 40 vs 80 vs 160)

Interpretación práctica del scan (ej.: IPDUV)

Observaciones sobre IPDUV

Recomendación práctica (con tus datos)

Comandos útiles y análisis (escaneo y diagnóstico)

Linux — escaneo y filtrado

Herramientas gráficas / captura

Troubleshooting y buenas prácticas

Síntomas ⇢ causas ⇢ acciones

Checklist de despliegue

Seguridad y ética (nota importante)

Resumen práctico / Checklist / Autoevaluación

Resumen express

Checklist rápido para optimizar Wi-Fi local

Autoevaluación (intenta responder sin mirar)

Diagramas (Mermaid)

1) Canal 20 MHz con subportadoras (simplificado)

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Interpretación práctica del scan (ej.: `IPDUV`)

Observaciones sobre `IPDUV`