¿Cuántas antenas debe tener un router para tener buena cobertura?

Desde el lanzamiento del estándar WiFi 4, tanto los routers como los puntos de acceso WiFi han ido incorporando más y más antenas, ya sean antenas externas o antenas internas. ¿De verdad es necesario tener tantas antenas WiFi en un router? ¿Cuántas antenas WiFi debería tener un router para tener una buena cobertura y velocidad? Hoy en RedesZone vamos a hablar sobre el número de antenas, y para qué sirve que un router tenga tantas.

¿Qué son las antenas de un router?

Las antenas en un router inalámbrico son las que nos proporcionan conectividad WiFi para que podamos conectarnos de forma inalámbrica con cualquier dispositivo. Antes de hablar del número de antenas, vamos a hablar de los componentes que incorpora un router en su interior:

• CPU: se encarga de procesar todos los datos del router.
• Switch: se encarga de gestionar toda la conectividad cableada, y se conecta con la CPU directamente para saber dónde debe dirigir estos paquetes
• Memoria RAM: se encarga de almacenar todos los procesos que incorpora el firmware del router, el funcionamiento es el mismo que la de un PC. Es una memoria volátil, cada vez que reiniciamos el router se borra toda la información.
• Memoria flash: es una memoria no volátil que es interna en los routers, sirve para almacenar el firmware y «cargarlo» cuando se inicia el router, es algo así como el SSD o disco duro de un PC. Un detalle importante, es que no solamente sirve para almacenar el firmware, sino también la configuración del propio router. Gracias a esta memoria flash, no tendremos que configurar el router cada vez que lo iniciamos.

Si hablamos de un router inalámbrico, tenemos también un chipset que se encarga específicamente de gestionar la conectividad inalámbrica, esto se le llama controlador WiFi. Si nuestro router tiene una única banda de frecuencias, solamente tendremos un controlador WiFi. Si estamos ante un router doble banda simultánea o triple banda simultánea, tendremos dos o tres controladores WiFi respectivamente.

Los controladores WiFi son chipsets individuales, aunque en algunos modelos de routers, la propia CPU principal también se encarga de gestionar la red inalámbrica, ya que internamente tiene un controlador WiFi. Los routers de gama baja y media, normalmente son así para ahorrar costes de un chipset dedicado exclusivamente. El controlador WiFi es el que determina cuántas antenas puede tener un router WiFi, si el controlador WiFi solamente soporta 2 antenas, entonces nosotros no podremos decidir poner 3 antenas, porque la tercera no podremos conectarla internamente al controlador WiFi. Algunos fabricantes de controladores inalámbricos ampliamente conocidos son Broadcom, Qualcomm y también Realtek, este último fabricante sobre todo está en los routers de gama baja y media, ya que son más baratos.

Tipos de antenas

En el mundo del WiFi tenemos varios tipos de antenas, las omnidireccionales que emiten en todas las direcciones (en el plano horizontal), las sectoriales que emiten en un determinado sector de 90, 120, 135 o 180 grados, y las direccionales que emiten con un menor ángulo de incidencia, de unos 30 o 45 grados. En todos los routers WiFi domésticos tenemos antenas omnidireccionales, porque nos interesa proporcionar cobertura WiFi en todas las direcciones en el plano horizontal.

Respecto a la ganancia de las antenas, nos encontraremos una ganancia entre los 3dBi y los 5,5dBi aproximadamente, debemos tener en cuenta que cuántos más dBi de ganancia tengamos, más sensibilidad tendrá la antena y podremos cubrir mayor cobertura horizontal, pero sacrificando la cobertura vertical porque el ángulo de incidencia vertical es menor. Por tanto, en un entorno doméstico se recomienda no demasiada ganancia de antena, sobre todo si tenemos una casa con varios pisos.

¿Antenas internas o antenas externas?

Actualmente nos estamos encontrando con routers y sistemas WiFi Mesh que disponen de antenas internas o externas, de hecho, en algunos modelos tenemos una combinación de ambas, para algunas bandas de frecuencias son antenas externas y en otras antenas internas. Independientemente de si son antenas internas o externas, el propio cable de antena que está en la placa, puede ir soldado directamente a los amplificadores de potencia, o hacen uso de un conector UFL para dar la posibilidad de cambiar el cable de antena en un futuro.

Cuando las antenas son internas, normalmente tenemos un cable de antena que va soldado o a un conector UFL desde el amplificador de potencia, hasta la zona del router donde se ha ubicado la antena interna, que no deja de ser una especie de placa metálica en varios lados del router. En la siguiente fotografía se pueden ver una antena interna del router FRITZ!Box 7590:

Cuando las antenas son externas, normalmente tenemos el cable de antena que va soldado o a un conector UFL desde el amplificador de potencia, hasta el conector RP-SMA de la antena externa, la cual enroscaremos posteriormente para tener cobertura. En la siguiente fotografía se puede ver el cable de antena (color negro) hacia el conector RP-SMA del router ASUS RT-AX88U:

Respecto a la pregunta de cuál es mejor, si antenas externas o internas, por norma general, los routers que tienen antenas externas proporcionan una mayor cobertura, pero esto depende de muchos factores: potencia de señal, pérdidas de señal por el cable de antena, y la pérdida por el propio conector RP-SMA de la antena externa, además de la ganancia de la antena externa.

Un aspecto muy importante, es que las antenas externas las podemos orientar y modificar su posición por nosotros mismos, para probar si en un determinado lugar ha mejorado el rendimiento o no lo ha hecho, lo más recomendable es colocar las antenas del router en diferente posicionar para irradiar en todas las direcciones. No obstante, la tecnología MIMO y Beamforming trabajarán para que no sea tan necesario orientar las antenas externas en nuestro router, pero en ciertos escenarios complejos donde tengamos casas de varios pisos, sería recomendable probar a cambiar de posición las antenas y no tener todas de forma vertical.

Las antenas internas normalmente proporcionar una cobertura en forma de esfera, y no en forma de donut como ocurre con las antenas externas. Por tanto, mientras que una antena interna proporciona cobertura más completa (hacia todos los lados), una antena externa puede llegar más lejos en el plano horizontal. Un aspecto a favor de las antenas externas (desmontables con conector RP-SMA), es que las podremos cambiar por unas de mayor ganancia. A nivel de potencia de transmisión, en ambas será la misma porque el límite está fijado por la legislación vigente en cada país.

Lo más normal es que un mismo router con antenas externas y antenas internas tengan siempre la misma cobertura, pero si en un router con antenas internas ponemos obstáculos cerca de él, lógicamente se verá afectado por ellos y proporcionarán una cobertura inferior. Por este motivo, muchos fabricantes de routers los diseñan para ponerlos de forma vertical y no poner libros encima de él, lo cual es peligroso tanto para la refrigeración del router como para la cobertura WiFi.

¿Para qué sirven tantas antenas en un router?

Con el lanzamiento del estándar WiFi 4, se lanzó el MIMO (Multiple Input Multiple Output), una tecnología que nos permite aprovechar más de una antena para comunicarnos simultáneamente con un determinado cliente inalámbrico. Esto significa que, si un router tiene dos antenas (independientemente de si son internas o externas), permite que un cliente WiFi con dos antenas pueda utilizar ambas simultáneamente para obtener el doble de velocidad. Lo mismo ocurre si tenemos un router con tres antenas y un cliente WiFi con tres antenas, tendremos el triple de velocidad que si usáramos una sola antena.

Un detalle muy importante, es que si un router tiene cuatro antenas y el cliente WiFi solamente tiene dos, pues lógicamente podrán comunicarse únicamente con dos antenas, pero las otras dos antenas restantes del router las puede utilizar otro cliente WiFi para enviar y recibir datos en cuanto termine el que actualmente está transmitiendo. Por tanto, un mayor número de antenas nos va a permitir una mayor capacidad de clientes WiFi conectados simultáneamente.

Con los estándares WiFi 5 y WiFi 6, el MIMO se ha mejorado aún más con el lanzamiento del MU-MIMO. Mientras que con el MIMO no se puede transferir datos simultáneamente desde o a varios clientes WiFi a la vez, el MU-MIMO sí nos lo permite. Un router que tenga un total de cuatro antenas y sea compatible con MU-MIMO, podrá transferir datos a los siguientes clientes simultáneamente:

• Un cliente WiFi con dos antenas
• Un cliente WiFi con una antena
• Un cliente WiFi con una antena

Pero si conectamos clientes WiFi con solamente una antena, podríamos transferir datos hasta a cuatro clientes simultáneamente.

Por tanto, el número de antenas que tiene un router WiFi importa muchísimo para:

• Proporcionar más velocidad WiFi a clientes con dos antenas o más.
• Proporcionar una mayor velocidad de forma global si soporta MU-MIMO
• Mayor capacidad de la red WiFi, más número de clientes WiFi conectados sin que la velocidad se vea perjudicada demasiado.

Debemos recordar que la tecnología MU-MIMO solamente está disponible en la versión WiFi 5 (WiFi AC Wave 2) en la banda de 5GHz, y en el nuevo estándar WiFi 6 está disponible en ambas bandas de frecuencia (2.4GHz y 5GHz). Un detalle muy importante es que, actualmente el máximo número de antenas que tenemos disponible en los routers domésticos tope de gama, es de cuatro antenas por cada banda de frecuencias WiFi.

¿Colocas bien las antenas del router?

Los routers con antenas internas, no hay posibilidad de moverlas hacia ningún sitio, lo que sí es recomendable es dejar libre la zona donde vayamos a colocar el router, para no tener obstáculos adicionales y que la señal WiFi llegue mejor. Respecto a las antenas externas, dependiendo de cuántas antenas tenga el router y el diseño del equipo, lo más normal es colocarlas de manera distinta y no todas en vertical, para intantar irradiar en todas las direcciones como si fuera una esfera. No obstante, tanto la tecnología MIMO como Beamforming van a trabajar conjuntamente para proporcionarnos siempre la mejor cobertura, incluso aunque tengamos las antenas verticalmente.

En algunas pruebas que hemos realizado, hemos probado a poner las antenas de manera horizontal para llegar mejor al piso de abajo donde realizamos los tests de rendimiento, y la diferencia de velocidad es inapreciable, entorno a un 5% se gana aproximadamente. Si estás en un entorno donde la cobertura te llega realmente débil, es posible que en este caso sí te merezca la pena mover las antenas para intentar mejorar la cobertura recibida por los clientes inalámbricos.

¿Cuánta cobertura se gana con cada antena de un router?

En espacios exteriores, si un router tiene una o más antenas, no notaremos demasiada mejoría a nivel de cobertura. Pero en espacios interiores es crítico que un router incorpore dos o más antenas, para aprovechar tanto las tecnologías MIMO y MU-MIMO que hemos explicado antes, como también para aprovechar la tecnología Beamforming. La tecnología Beamforming permite variar la relación de fase de la señal en cada antena, para «focalizar» la señal inalámbrica en un determinado cliente WiFi, y proporcionarle un mayor alcance y velocidad. Si nuestro router tiene dos o más antenas por cada banda de frecuencia, podremos aprovechar todas estas tecnologías.

En espacios interiores, la señal inalámbrica WiFi no para de rebotar con los diferentes objetos de nuestro hogar, personas, muebles y mucho más, y, por supuesto, la señal se irá atenuando poco a poco. Gracias a las tecnologías anteriormente mencionadas, la señal WiFi puede elegir varias rutas diferentes hasta el mismo destino, usando cada antena con un camino diferente hasta llegar al cliente inalámbrico, y posteriormente «activando» la que mejor resultado nos proporcione. Cuántas más antenas tengamos en un router WiFi, la probabilidad de que ninguna de ellas sea capaz de llegar hasta el destino es menor, es lo que se denomina diversidad de antenas, porque estas antenas están físicamente separadas y utilizan una señal con diferente fase, lo que ayuda en la reducción del ruido y la interferencia por las rutas múltiples. Si tienes problemas de cobertura WiFi, la diversidad de antenas puede ayudarte, por lo que a mayor número de antenas más probabilidad de que tengas cobertura.

En términos generales, añadir más antenas en el router o en los clientes WIFi, hacen que la cobertura sea mayor, la calidad de la señal aumente, y también el rendimiento WiFi (velocidad). Por último, también mejora la confiabilidad del enlace inalámbrico.

Debido a todo lo que influye en la cobertura de las redes WiFi, es complicado cuantificar cuánto vamos a ganar de cobertura con cada antena adicional que tenga un router. Lo primero que debemos tener en cuenta es el funcionamiento del MIMO y el MU-MIMO, ya que está directamente relacionado con las antenas que tengamos, pero en este caso, no hablamos de cobertura sino de velocidad máxima que podremos conseguir. En cuanto a la cobertura, teniendo en cuenta el rendimiento obtenido por decenas de routers con muchas configuraciones de antenas diferentes, desde RedesZone creemos que tener tres antenas WiFi por cada banda de frecuencias es lo mejor en cobertura/rendimiento/precio del equipo.

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