Redes móviles y WiFi

La red móvil se llama celular porque divide el territorio en células, cada una servida por una estación base. La gracia del invento es la reutilización de frecuencias: dos células no adyacentes pueden usar el mismo canal, y así un espectro finito da servicio a millones de terminales. Cuanto más pequeñas las células, más capacidad total.

Dos mecanismos hacen posible moverse hablando: el handover (o traspaso), que cambia la llamada de célula sin cortarla cuando el terminal se desplaza, y el roaming (o itinerancia), que permite usar la red de otro operador cuando la propia no cubre. En la arquitectura clásica GSM, la estación base (BTS) depende de una controladora (BSC) y esta de la central de conmutación (MSC), que enlaza con el registro de abonados (HLR).

La primera generación (años 80) era analógica y solo voz. El salto llega con 2G: GSM digitaliza la voz, estrena la tarjeta SIM y los SMS, y accede al medio combinando FDMA y TDMA. Sobre GSM se montan los datos: GPRS (la 2.5G, conmutación de paquetes) y EDGE (2.75G). La 3G, UMTS, trae la banda ancha móvil con acceso CDMA de banda ancha (WCDMA), y su mejora HSPA se conoce como 3.5G.

La 4G (LTE) es la primera red TODO IP: desaparece la conmutación de circuitos y hasta la voz viaja como datos (VoLTE). Su acceso al medio es OFDMA y multiplica el caudal con varias antenas simultáneas (MIMO). La 5G (NR) no es solo más velocidad: baja la latencia a milisegundos, multiplica los dispositivos por célula para el internet de las cosas y estrena el network slicing, que corta la red física en rebanadas virtuales con garantías propias.

Dos parejas de despliegue caen en examen: NSA frente a SA (la 5G no autónoma se apoya en el núcleo 4G; la autónoma tiene núcleo 5G propio) y las bandas: por debajo de 6 GHz para cobertura, y las ondas milimétricas (mmWave) para caudal máximo a corta distancia.

WiFi es el nombre comercial de la familia IEEE 802.11. Su acceso al medio es CSMA/CA (evitar la colisión, porque en radio no se puede detectar), y desde la versión n la Wi-Fi Alliance numera las generaciones: WiFi 4 (802.11n, primera en usar 2,4 y 5 GHz), WiFi 5 (802.11ac, solo 5 GHz), WiFi 6 (802.11ax, con OFDMA heredado del móvil) y WiFi 6E, que abre la banda de 6 GHz. WiFi 7 (802.11be) ya está publicado.

En seguridad, la escalera es WEP (roto), WPA (transitorio, TKIP), WPA2 (AES-CCMP, el mínimo aceptable) y WPA3 (SAE contra ataques de diccionario). La banda de 2,4 GHz llega más lejos pero está saturada y solo tiene tres canales sin solape (1, 6 y 11); la de 5 GHz da más caudal con menos alcance.

Por debajo del alcance de WiFi viven las redes personales (PAN): Bluetooth (IEEE 802.15.1) conecta periféricos en unos metros y organiza hasta ocho dispositivos activos en una piconet, con la variante de bajo consumo BLE para balizas y wearables; NFC funciona a centímetros y es la base del pago sin contacto; ZigBee (802.15.4) enlaza sensores domóticos en malla.

En la otra punta, las LPWAN cubren kilómetros con consumo mínimo para el internet de las cosas: LoRaWAN en bandas libres y NB-IoT sobre la red celular licenciada. La pareja alcance-consumo es lo que se pregunta: mucho alcance y pocos datos, frente al caudal de WiFi o 5G.