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WiFi 6 - Todo lo que tienes que saber de 802.11ax

Publicado por Daniel Sanchez el 9/03/20 18:58
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Todo se trata de Eficiencia en WiFi 6

WiFi 6 es el nombre comercial del nuevo estándar IEEE 802.11ax para comunicaciones wireless que le da la Wi-Fi Alliance.

Podría pensarse que es una nueva y revolucionaria tecnología pero la realidad es que simplemente se hace uso de tecnologías existentes para hacer más eficiente la comunicación inalámbrica.

 

Un poco de historia:

Podemos dividir WiFi en 2 bandas que han sido usadas desde sus inicios, primeramente la banda de 2.4Ghz y al poco tiempo la adopción de la banda de 5Ghz. En esa linea la tecnología no cambió significativamente en cuanto a su método de comunicación, cada nuevo estándar implicaba básicamente un aumento de velocidad en la comunicación con una limitante: El Punto de Acceso solo podía responder a un usuario a la vez que ocupaba en su totalidad el canal de comunicación, así que en todo este tiempo el gran embudo donde la comunicación se frenaba siempre ha sido el Punto de Acceso inalámbrico, y lo que se ha venido haciéndose es incrementar esa velocidad de atención o usar más antenas en los Access Point para atender más usuarios simultáneos (MIMO multiple inputs multiple outputs)

Esto funcionaba muy bien, si consideramos que un punto de acceso soportara un promedio de 20 usuarios simultáneos la conmutación para hablar con un y otro usuario no era tan exigente, más aun cuando los requerimientos de información no eran tan elevados.

 

WiFi 6 se diseña sobre el problema actual:

El problema actual de las redes wireless es la sobrepoblación y sobredemanda. Cada vez más equipos se conectan a las redes wireless y esto solo incrementará con los dispositivos IoT (Internet of the Things).

Si tenemos 20 usuarios es posible que cada uno conecte 3 equipos en promedio a la red y lo que antes se diseñó para una red de 20 dispositivos, con el mismo número de usuarios ahora son 60 dispositivos. Si a eso sumamos sensores, apagadores de luz, termostatos, persianas, electrodomésticos que ahora se conectarán a internet tenemos un problema de sobrepoblación.

En muchos casos los dispositivos, a pesar de no estar requiriendo comunicar se quedan "estacionados" enviando información de su estatus y cada que lo hacen ocupan el canal que otros dispositivos podría aprovechar.

A continuación un ejemplo con perritos de cómo ha venido funcionando los estándar WiFi. Aquí el alimento se va suministrando de uno a uno, si hay un perrito en medio entorpece que pasen los otros pero eventualmente todos son atendidos:

Si consideramos que cada vez tendremos más perritos queda claro que el problema se incrementará y no seguirá siendo viable éste esquema.

¿Qué cambia en WiFi 6?

Esto es lo que promete WiFi 6 / 802.11ax explicado con perritos. 13 perritos pueden comer al mismo tiempo cada uno con una asignación de canal, además si un perrito ya no está comiendo no afecta al resto de los perritos, eventualmente ese plato podría asignarse a otro perrito más:

Esto se logra con una tecnología que ya se usa en comunicaciones celulares llamada OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) que básicamente logra un mejor uso del canal pues permite compartir el espectro entre múltiples usuarios, de ésta manera cuando el Punto de Acceso o Router inalámbrico transmita una señal de radio, esa señal puede comunicar al mismo tiempo información diferente a múltiples usuarios o dispositivos.

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Pasemos a lo técnico, 6 tecnologías (no tan nuevas) que  implementa WiFi 6 pero que mejorarán notablemente lo que conocemos:

 

1). OFDMA: Acceso Múltiple por División de Frecuencias Ortogonales es la versión multiusuario de OFDM (que existe desde 802.11a) es una tecnología heredada de las redes 4G LTE.

OFDM asigna unidades de recurso del canal a cada usuario, así que solo se puede asignar un recurso en cada transmisión en el tiempo.  

OFDM orthogonal frequency division multiplexing

Analogía de OFDM: Una carretera de 2 vías con paso de usuarios de uno a uno:

OFDM_analogia

Por otro lado, OFDMA hace esa asignación pero ahora la asignación de tiempo puede ser multiusuario por subcarrier o tono, permitiendo que cada tono se asigne a un usuario por tanto permitiendo comunicación con tantos usuarios simultáneos como tonos se dividan:

OFDMA diagrama

Esto hace una diferencia muy importante como incrementar los carriles de flujo:

OFDMA analogia

 

2). BSS Coloring. Lo que aquí se logra es que los Access Points puedan recibir información de los clientes de posibles conflictos de color en una red de Access Points, esto permitirá una mejor dinámica para evitar conflictos de "color" o canal y una red más inteligente.

3). 1024 QAM Modulación de amplitud por cuadratura se usan en señales para optimizar la capacidad y alcance de las señales. Entre mayor número de puntos en una constelación mayor número de bits en cada símbolo. 802.11ac utiliza 256 QAM que puede transferir 8 bits por símbolo. 1024 QAM permitirá 10 bits por símbolo que implica un incremento  de 25% de capacidad en el canal.

Diagrama de Constelacion QAM

4) MU-MIMO. Existe desde 802.11ac,  Multiple User Multiple Input Multiple Output viene a ser a MIMO lo que OFDM a OFDMA. Es una manera de mejorar la comunicación de dispositivos con múltiples antenas. Si OFDMA incrementa la eficiencia, con MU-MIMO se incrementa la capacidad y experiencia de velocidad para el usuario al incrementar los puntos de conexión.

5) TWT Target Wake Time. Se podría traducir como Tiempo en Despertar del Objetivo. Ésta característica permite al Access Point (AP) o antena wireless programar los tiempos en que una estación (cliente) despierte a intervalos asignados para compartir información. Esto es una característica importante pues permite a la estación o cliente "poner a dormir su WiFi" por tiempos mayores y mejorar su uso de energía. Además se evita con ello tener clientes o estaciones que estén ocupando canal y recurso solo para avisar que siguen dormidos. Todo esto va encaminado a los equipos IoT como sensores, electrodomésticos, luces y nuevos equipos de un propósito que tengan tarjeta wireless.

Taget wake time TWT

6) El regreso de 2.4GHz. Pensábamos que 2.4 GHz sería cosa del pasado y veríamos su muerte, pero no, WiFi 6 lo trae de regreso pensando en los dispositivos IoT. Es importante recordar que la banda 2.4 GHz tiene mejor cobertura wireless y es mejor para mayor alcance, y 5 GHz es más rápida en corto alcance. 802.11ax considera las mejoras de eficiencia también para la querida banda 2.4 GHz.

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¿Debo cambiar de inmediato toda mi red a WiFi 6?

cambiar a wifi6

WiFi 6 / 802.11ax aun está por liberarse oficialmente por la IEEE, si bien ya es posible adquirir equipos routers WiFi o puntos de acceso que prometen ésta tecnología hay que tener en consideración que los beneficios serán notables cuando todos los dispositivos sean compatibles con WiFi6. Si tu router WiFi es WiFi 6 pero tus dispositivos son WiFi 5 802.11ac será como tener una superautopista con autos en fila india y autos lentos que retrasarán a todos. Si tus dispositivos son WiFi 6 y tus AP son 802.11ac tendrás un super deportivo que no podrá pasar el límite de velocidad.

En principio podrías lograr una red para tu casa muy rápida pero limitada por tu velocidad de internet (qué es para lo que la usamos casi siempre en casa) lo cuál servirá para presumir con los amigos pero no tendrá aún mucho sentido, ya que WiFi 6 está pensado para lucir en ambientes de alta densidad de usuarios

Si queremos WiFi 6  para una red empresarial el camino para lograr los beneficios de Wifi 6 aún será largo y paulatino, considerando que aun no migramos totalmente de 802.11g la migración a tarjetas de red 802.11ax llevará su proceso que podría ser aun de años.

Concluyamos con un punto importante que no debemos perder de vista:

De lo que se trata es de que las redes WiFi / WLAN sean cada vez más parecidas a las redes LAN, y cualquiera que hoy tenga ambos escenarios sabe que la estabilidad, confiabilidad y velocidad Ethernet LAN no tiene comparación. WiFi6 es un paso más para que lo inalámbrico se acerque al desempeño de la vieja confiable: LAN.

Vieja confiable red LAN

 

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