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Medir la potencia de los Adaptadores USB WiFi

No sé muy bien cómo enfocar este artículo porque tiene miga. Trataré de arrojar luz sobre la potencia de los adaptadores WiFi, para lo cual haré unas demos de los adaptadores que tengo.

Vamos a empezar por el principio, lo primero que tenemos que tener claro en una comunicación, es que es tan importante la transmisión, como la recepción. Por poner un símil, la transmisión la asemejaremos a la voz de una persona, y la recepción lo asemejaremos al oído, de nada me sirve gritar con todas mis fuerzas si la persona que me tiene que escuchar es sorda, y viceversa, yo puedo susurrar si la persona que me escucha tiene un oído excelente.

También hay que resaltar el aspecto de que la comunicación tiene que ser bidireccional, no me sirve de nada que mi señal llegue muy lejos, si no oigo a quien me responde.

Ahora viene cuando sacamos el libro de física del instituto y explicamos que la potencia eléctrica P desarrollada en un cierto instante por un dispositivo viene dada por la expresión P=I*V de donde I es la intensidad y V la diferencia de potencial (voltaje).

La potencia de salida se mide con un Vatímetro, pero ya de entrada, podemos hacer un primer cálculo teórico aproximado, ya que con conocer las especificaciones de los puertos USB, sacamos, que una unidad de carga se define como 100 mA en USB 2.0, y 150 mA en USB 3.0. De un dispositivo puede extraerse un máximo de 5 unidades de carga (500 mA) de un puerto USB 2.0, y 6 unidades de carga (900 mA) en USB 3.0.

Hay dos tipos de dispositivos: de bajo consumo y alta potencia. Un dispositivo de bajo consumo de energía se basa en la mayoría de carga de la unidad 1, con una tensión mínima de funcionamiento de 4,4 V en USB 2.0, y 4 V en USB 3.0 y una tension máxima de 5,25 V. Un dispositivo de alta potencia se basa en el número máximo de unidades de carga permitidos por la norma.

Cada dispositivo funciona inicialmente como de bajo consumo, pero el dispositivo puede solicitar ser de alta potencia y lo conseguirá si la potencia está disponible en el bus, lo cual depende del estándar y el fabricante del puerto como ya he explicado con anterioridad.

Con esas intensidades y voltajes máximos tienes que jugar, luego si hacemos un primer cálculo teórico teniendo en cuenta lo máximo permitido por el estándar concluimos que P=0,9 A* 5,25 V => P= 4,72 W.

Luego teóricamente, solamente con la tensión e intensidad que suministra un puerto USB, ningún adaptador podría superar los 4,75 W de potencia.

Una vez, explicada la teoría física, damos un paso más y entramos de lleno en el mundo de los controladores, drivers, firmwares que gestionan los componentes físicos. Aquí también haré un símil, para poder explicar que es un "driver".

Tenemos el hardware, osea, el ferrari o el fiat punto, pues el "driver" no es más que el conductor del coche, por lo que no me sirve de nada tener un ferrari que alcanza los 300 Km/h si el "driver" no pisa el pedal del acelerador, y viceversa, por mucho que el "driver" pise el acelerador si tienes un fiat punto no pasará de 180 km/h.

Si no tenemos ya bastantes variables nos encontramos con el "limitador de velocidad" que es un software que lo que hace es, que por mucho que el "driver" pise el acelerador, tenga el coche que tenga, no pase de 50 km/h, esto en las distribuciones Linux se materializa en el CRDA y vale para que las emisiones de potencia se adapten a la normativa de cada país.

Seguramente podréis encontrar artículos por internet que concluyen que CRDA sube la potencia de los adaptadores wifi, lo que es falso, para tener más potencia necesitas un "buen coche" y un buen "driver" que le pise al pedal, lo único que haces modificando el CRDA es subir o bajar el limitador de velocidad, en vez de tenerlo a 50 Km/h lo subes a 300 km/h, pero como tengas una vespino, no vas a pasar de 40 km/h por mucho que hayas subido el "limitador de velocidad"

Bueno para no enrollarme os dejo aquí un video de cómo modifico el CRDA.

Antes de realizar la demo de los distintos adaptadores, hay que tener en cuenta que el CRDA es un software que no va asociado a ningún Vatímetro, ya que yo sepa ningún Pc lo monta, luego las mediciones son totalmente ficticias, la unidad de medida es el dBm.

La tabla de equivalencias sería:

Así que lo primero que haremos será “calibrar” caseramente las mediciones, para lo cual cojo un amplificador con fuente de alimentación externa, para dejar fuera de la ecuación las pérdidas que tenga el puerto USB, debido al fabricante de placas base.

Según las especificaciones de este amplificador admite potencia de entrada de hasta 20 dB y tendría una ganancia de 10 dB.

En el video cojo mi adaptador blueway con chip ralink 3070 y voy modificando el txpower hasta conseguir que el Vatímetro de me 1W, una vez que tengo eso "calibrado" elimino el amplificador de la ecuación, el txpower resultante ha sido de 33 dBm, por lo que según las especificaciones del amplificador seria al equivalente de 20 dBm de señal de entrada proporcionados por la blueway, pues cada 3 dBm que añado duplico la potencia.

Para conseguir sacarle el máximo de potencia al adaptador necesito que emita la máxima cantidad de paquetes que pueda, eso lo consigo con el modo test de mdk3, cabe mencionar que mejora la tasa de inyección de paquetes si el adaptador está conectado al Punto de Acceso.

Los adaptadores que he testeado son:

Blueway RT9200 2W con chip ralink 3070, con el driver de serie de Linux rt2800usb y si llega a los 2W.

Alfa AWUS036NH 2 W con chip ralink 3070, con el driver de serie de Linux rt2800usb y si llega a los 2W.

Aqprox USB 300H2 2W con chip ralink 3072L con el driver de serie de Linux rt2800usb ya que el fabricante no aporta ninguno específico para ese chip, solo le saco 30 mW.

Wifiscan 3W con el chip ralink 3070L, con el driver de serie de Linux rt2800usb ya que el fabricante no aporta ninguno específico para ese chip, solo le saco cerca de 90 mW.

Alfa AWUS036H 1W con el chip realtek 8187L, con el driver de serie de Linux rtl8187, le saco 1,5 W.

En este último adaptador quiero hacer una mención ya que no sigue la pauta de los otros adaptadores usb, ya que solo permite trabajar en modo b/g, y el ancho de banda que utiliza ese modo son 20 Mhz, mientras que los otros adaptadores trabajan en modo n donde el ancho de banda son 40 Mhz, luego la energía se reparte en la modulación de más ancho de banda dejando menos energía a la portadora.

Como conclusiones:

1. El CRDA de Linux, es solo un programita que lo que hace es limitar de aquella manera la potencia de emisión de dispositivo WiFi, por lo que solo modificando el archivo no equivale a subirle la potencia al dispositivo.

2. Para que un adaptador trabaje en modo de alta potencia, el chip debe estar fabricado para eso, ya que tiene que pedir unidades de carga al bus

3. Y lo más importante, el driver tiene que controlar el chip para ponerlo en alta potencia, si el driver no gestiona el chip, todo lo anterior no vale para nada.

Sin más dilación os dejo los links de los videos de la práctica.

      Medición de potencia Adaptadores WiFi USB parte 1

      Medición de potencia Adaptadores WiFi USB parte 2

      Medición de potencia Adaptadores WiFi USB parte 3

06/05/2016

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