Uso de radio de 2,4 GHz

La banda de radio ISM  de 2,4 GHz tiene diversos usos . Pueden producirse interferencias entre dispositivos que operan a esta frecuencia . Este artículo detalla los diferentes usuarios de la banda de 2,4 GHz, cómo causan interferencias a otros usuarios y cómo son susceptibles a sufrir interferencias de otros usuarios. 

Muchos de los teléfonos inalámbricos y monitores para bebés en Estados Unidos y Canadá utilizan la frecuencia de 2,4 GHz, ^{[ 1 ]} la misma frecuencia en la que operan los estándares Wi-Fi 802.11b , 802.11g , 802.11n y 802.11ax . Esto puede provocar una disminución significativa de la velocidad, o incluso el bloqueo total de la señal Wi-Fi durante una conversación telefónica. ^{[ 2 ]} 

Los dispositivos Bluetooth diseñados para su uso en redes personales de corto alcance operan en la banda de 2,4 a 2,4835  GHz. Para reducir la interferencia con otros protocolos que utilizan la  banda de 2,45 GHz, el protocolo Bluetooth divide la banda en 80 canales (numerados del 0 al 79, cada uno de 1  MHz de ancho. Bluetooth Low Energy tiene la mitad de canales, con cada canal el doble de ancho que Bluetooth Classic) y cambia de canal hasta 1600 veces por segundo. Bluetooth también cuenta con salto de frecuencia adaptativo, que intenta detectar señales existentes en la banda ISM , como los canales Wi-Fi , y evitarlas negociando un mapa de canales entre los dispositivos Bluetooth que se comunican.

Se ha demostrado que el estándar de cable USB 3.0 genera cantidades significativas de interferencia electromagnética que pueden interferir con cualquier dispositivo Bluetooth que un usuario haya conectado al mismo ordenador. ^{[ 3 ]}

Wi-Fi es una tecnología para la creación de redes inalámbricas de área local ( LAN ) entre dispositivos, basada en los estándares IEEE 802.11 . Wi - Fi es una marca registrada de la Wi-Fi Alliance , que restringe el uso del término Wi-Fi Certified a productos que superan con éxito las pruebas de certificación de interoperabilidad . ^{[ 4 ]}

Entre los dispositivos que pueden usar tecnología Wi-Fi se incluyen ordenadores de sobremesa y portátiles , consolas de videojuegos , smartphones y tabletas , televisores inteligentes , reproductores de audio digital, automóviles e impresoras modernas. Los dispositivos compatibles con Wi-Fi pueden conectarse a Internet mediante una red WLAN y un punto de acceso inalámbrico . Dicho punto de acceso (o hotspot ) tiene un alcance de unos 20 metros en interiores y un alcance mayor en exteriores. La cobertura del hotspot puede ser tan pequeña como una sola habitación con paredes que bloquean las ondas de radio, o tan grande como varios kilómetros cuadrados, lograda mediante el uso de múltiples puntos de acceso superpuestos.

Existen diferentes versiones de Wi-Fi, con distintos alcances, bandas de radio y velocidades. El Wi-Fi más comúnmente utiliza las bandas de radio UHF de 2,4 gigahercios (12 cm) y SHF ISM de 5,8 gigahercios (5 cm) ; estas bandas se subdividen en múltiples canales. Cada canal puede ser compartido por varias redes. Estas longitudes de onda funcionan mejor en línea de visión . Muchos materiales comunes las absorben o reflejan, lo que restringe aún más el alcance, pero puede ayudar a minimizar la interferencia entre diferentes redes en entornos congestionados. A corta distancia, algunas versiones de Wi-Fi, ejecutándose en hardware adecuado, pueden alcanzar velocidades superiores a 1 Gbit/s .  

Cualquier persona con un controlador de interfaz de red inalámbrica dentro del alcance puede intentar acceder a una red; por ello, Wi-Fi es más vulnerable a ataques (conocidos como interceptación de comunicaciones ) que las redes cableadas. Wi-Fi Protected Access (WPA) es una familia de tecnologías creada para proteger la información que se transmite a través de redes Wi-Fi e incluye soluciones para redes personales y empresariales. Las funciones de seguridad de WPA han incorporado protecciones más robustas y nuevas prácticas de seguridad a medida que el panorama de la seguridad ha evolucionado con el tiempo.

Para garantizar la ausencia de interferencias bajo cualquier circunstancia, el protocolo Wi-Fi requiere  una separación de canales de 16,25 MHz (11g/n) o 22 MHz (11b) (como se muestra a continuación). El espacio restante se utiliza como banda de guarda para permitir una atenuación suficiente en los canales de borde. Esta banda de guarda se utiliza principalmente para dar cabida a routers antiguos con chipsets de módem propensos a la saturación de canales, ya que la mayoría de los módems Wi-Fi modernos no presentan este problema.

Si bien es posible configurar frecuencias superpuestas y, por lo general, funcionan, esto puede causar interferencias, lo que provoca ralentizaciones, a veces graves, especialmente en situaciones de uso intensivo. Ciertos subconjuntos de frecuencias pueden utilizarse simultáneamente en una misma ubicación sin interferencias (véanse los diagramas para ver las asignaciones típicas):

Sin embargo, el espaciamiento exacto requerido cuando los transmisores no están ubicados en el mismo lugar depende del protocolo, la velocidad de datos seleccionada, las distancias y el entorno electromagnético donde se utiliza el equipo. ^{[ 5 ]}

La atenuación por canal relativo se suma a la debida a la distancia y a los efectos de los obstáculos. Según los estándares, para transmisores en el mismo canal, estos deben turnarse para transmitir si pueden detectarse mutuamente 3  dB por encima del nivel de ruido (el nivel de ruido térmico es de alrededor de -101 dBm para canales de 20 MHz). ^{[ 7 ]} Por otro lado, los transmisores ignorarán a los transmisores en otros canales si la intensidad de la señal atenuada de estos está por debajo de un umbral P _th que, para sistemas que no son Wi-Fi 6 , está entre -76 y -80 dBm. ^{[ 5 ]} Si bien puede haber interferencia (errores de bits) en un receptor, esta suele ser pequeña si la señal recibida es más de 20 dB superior a la intensidad de la señal atenuada de los transmisores en los otros canales. ^{[ 5 ]}    

El efecto general es que si existe una superposición considerable entre transmisores de canales adyacentes, a menudo interferirán entre sí. En general, usar un canal de cada cuatro o cinco, dejando tres o cuatro canales libres entre los canales usados, causa mucha menos interferencia que compartir canales, y se puede usar un espaciado aún menor a mayores distancias. ^{[ 8 ] [ 5 ]}

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  Diseño de red mínimo en Estados Unidos, que proporciona cobertura de un área utilizando tres canales.
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  La disponibilidad de canales Wi-Fi europeos permite patrones de reutilización de frecuencia cuadrada.

Muchas redes de datos inalámbricas basadas en Zigbee / IEEE 802.15.4 operan en la banda de 2,4 a 2,4835  GHz, por lo que están sujetas a interferencias de otros dispositivos que operan en esa misma banda. La definición contempla 16 canales, numerados del 11 al 26, que ocupan el espacio, cada uno de 2  MHz de ancho y con una separación de 5  MHz. La frecuencia fundamental (F0 ₎ del canal 11 se establece en 2,405  GHz. El esquema DSSS se utiliza para distribuir el espectro (a partir de una velocidad de datos de 250 kbit/s) y reducir las interferencias. ^{[ 6 ]}

Para evitar interferencias de redes IEEE 802.11 , una red IEEE 802.15.4 puede configurarse para usar únicamente los canales 15, 20, 25 y 26, evitando así las frecuencias utilizadas por los canales 1, 6 y 11 de uso común en IEEE 802.11. La selección exacta del canal depende del canal 802.11 más popular en la zona. Por ejemplo, en un lugar donde se usan los canales 1, 7 y 13, se preferirían los canales 15, 16, 21 y 22. La coexistencia de canales es posible siempre que haya una separación de 8 metros entre el punto de acceso 802.11 y el dispositivo 802.15.4. ^{[ 6 ]}

Algunos periféricos inalámbricos, como teclados y ratones, utilizan la  banda de 2,4 GHz con un protocolo propietario.

Los radioaficionados en Estados Unidos pueden operar en el rango de 2300 a 2450  MHz, excepto en el de 2310 a 2390  MHz. Las frecuencias entre 2400 y 2410  MHz están reservadas en Estados Unidos para comunicaciones satelitales de radioaficionados, y las de 2410 a 2450  MHz para actividades de banda ancha. Los radioaficionados tienen permitido un máximo de 1500 vatios de potencia y 22  MHz de ancho de banda en la  banda de 2400 MHz. Diversas porciones de la  banda de 2400 MHz están disponibles para radioaficionados en muchos otros países . ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

La mayoría de los hornos microondas domésticos funcionan emitiendo una señal de muy alta potencia en la  banda de 2,4 GHz. Los dispositivos más antiguos tienen un blindaje deficiente, ^{[ 12 ]} y a menudo emiten una señal muy "sucia" en toda la  banda de 2,4 GHz. ^{[ a ]}

Esto puede causar dificultades considerables a la transmisión de Wi-Fi y video ^{[ 14 ]} , lo que resulta en un alcance reducido o un bloqueo completo de la señal.

El comité IEEE 802.11 , que desarrolló la especificación Wi-Fi, llevó a cabo una investigación exhaustiva sobre el potencial de interferencia de los hornos microondas. Un horno microondas típico utiliza un tubo de potencia de vacío autooscilante llamado magnetrón y una fuente de alimentación de alto voltaje con un rectificador de media onda (a menudo con duplicación de voltaje ) y sin filtrado de CC . Esto produce un tren de pulsos de RF con un ciclo de trabajo inferior al 50%, ya que el tubo está completamente apagado durante la mitad de cada ciclo de la red eléctrica de CA : 8,33  ms en países de 60  Hz y 10  ms en  países de 50 Hz.

Esta propiedad dio lugar a un modo de robustez contra interferencias para hornos microondas Wi-Fi que segmenta los paquetes de datos más grandes en fragmentos, cada uno lo suficientemente pequeño como para caber en los períodos en que el horno está apagado.

El comité 802.11 también descubrió que, si bien la frecuencia instantánea del magnetrón de un horno microondas varía ampliamente en cada medio ciclo de CA con la tensión de alimentación instantánea, en cualquier instante es relativamente coherente , es decir, ocupa solo un ancho de banda estrecho. ^{[ 15 ]} La señal 802.11a/g es inherentemente robusta contra dicha interferencia porque utiliza OFDM con información de corrección de errores intercalada entre las portadoras; siempre que solo unas pocas portadoras sean eliminadas por una fuerte interferencia de banda estrecha, la información en ellas puede ser regenerada por el código de corrección de errores de las portadoras que sí pasan.

Algunos fabricantes de automóviles utilizan la  frecuencia de 2,4 GHz para los sensores de movimiento internos de sus alarmas . Estos dispositivos transmiten a 2,45  GHz (entre los canales 8 y 9) con una potencia de 500  mW. Debido a la superposición de canales, esto puede causar problemas en los canales 6 y 11, que suelen ser los canales predeterminados para las conexiones Wi-Fi. Dado que la señal se transmite como un tono continuo, genera problemas específicos para el tráfico Wi-Fi. Esto se puede observar claramente con analizadores de espectro. Estos dispositivos, debido a su corto alcance y alta potencia, generalmente no son susceptibles a las interferencias de otros dispositivos en la  banda de 2,4 GHz.

Algunos radares utilizan la  banda de 2,4 GHz.

Los dispositivos y cables USB 3.0  , si no están debidamente blindados, pueden introducir ruido en la banda de 2,4 GHz. ^{[ 20 ]}

• Interferencia electromagnética
• Lista de canales WLAN