20 MHz, 40 MHz, 80 MHz y más…

WIFIEstamos rodeados de ondas de radar, radio, telefonía móvil, Wi-Fi, etc., que ocupan el espacio a nuestro alrededor con un orden establecido por el ser humano y basado en unas autopistas invisibles llamadas “bandas de frecuencia”. 

La tecnología Wi-Fi utiliza principalmente las bandas de 2,4 y 5 GHz. Una pequeña parte del espacio radioeléctrico que se divide en una serie de canales por donde viaja la información (como los carriles de una autopista). La distribución de esos canales está regulada según diferentes patrones legislativos establecidos por: EE.UU., Europa, Japón, etc., para asegurar la interoperabilidad entre equipos que emiten ondas y evitar interferir en otros.

La tecnología 802.11n y sus limitaciones

La tecnología Wi-Fi más conocida es 802.11n. Los productos que la siguen pueden operar en las dos bandas, utilizando canales de 20MHz de amplitud.

La amplitud del canal (carril) es muy relevante. A mayor amplitud, mayor es también la tasa de transferencia de información y, por tanto, las conexiones son más rápidas. Pero esto tiene sus contras. Y es que una mayor amplitud de canal significa más espacio de radiofrecuencia ocupando una banda.

802.11n ofrece la posibilidad de operar con mayor ancho de banda utilizando canales de 40 MHz al unir dos de 20 Mhz (channel bounding).

Esta funcionalidad es fácil de conseguir en la banda de 5 Ghz, donde actualmente hay muchos canales y pocos equipos funcionando (está empezando a ser “colonizada” ahora por los nuevos dispositivos). Sin embargo, es muy complicado en la de 2,4GHz, que con solo 13 canales de 20 MHz disponibles se colapsa rápidamente por la existencia de muchos dispositivos circundantes, provocando interferencias entre ellos.

Era de esperar que las últimas tecnologías del mercado, como 802.11ac, evolucionaran en la amplitud de los canales a utilizar con el objetivo de dar prestaciones mucho más altas.

Así ha ocurrido. Lo primero es que 802.11ac opera solo en la banda de 5 GHz y lo segundo es que puede utilizar canales de 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz…¡y hasta de 160 MHz!

Pero la autopista de 5 GHz tiene un espacio limitado donde finalmente caben n canales, dependiendo de su amplitud. Por ejemplo, en EE.UU. se soportan 20-25 canales de 20 MHz, 8-12 de 40 MHz, 4-6 de 80 MHz y, finalmente, 1-2 de 160 Mhz. El problema, en el fondo, se repite.

Es  802.11ac la solución?

Lo que en primer lugar llama nuestra atención es que los nuevos Access Points (APs) 802.11ac wave 2 pueden ofrecen rendimientos de hasta 3,5 Gbps de radio con 4 flujos y canales de 160 MHz… Pero eso no suele ocurrir fuera del laboratorio.

El principal motivo es que, con tan pocos canales de 160 MHz disponibles (1 o 2), los APs se interfieren unos a otros y la señal se degrada. Tanto, que ellos mismos deciden cambiar a canales menos anchos, de 80 MHz y hasta de 40 MHz en entornos de alta densidad, para poder ofrecer una conexión de calidad a los usuarios.

Al final, 802.11ac, que parecía ser la solución ideal de las oficinas “cableless” incluyendo la distribución de contenido multimedia de calidad, tiene en realidad un problema similar a 802.11n. Las tasas de transferencia publicadas no suelen ser las más efectivas para cada oficina y dependen de un análisis y estudio personalizados de la distribución de radio en cada proyecto.

Pero 802.11ac no solo consiste en disponer de canales de mayor amplitud. También ofrece innovaciones técnicas muy importantes, ya en su versión base (wave 1), como la modulación QAM256 que le permite triplicar el ancho de banda ofrecido a los clientes o la mejora sustancial del MIMO. Hasta ahora un Access Point podía ser Single User MIMO 3×3 o incluso 4×4 sin extraer todo su potencial, porque casi no hay terminales en el mercado que soporten MIMO 3×3 o más. Wave 2 es Multi User MIMO. Por primera vez un Access Point puede servir diferentes flujos de tráfico a distintos usuarios simultáneamente (Un AP MIMO4x4 puede hablar con dos portátiles MIMO2x2 a la vez) y optimizar de forma considerable la tasa de transferencia neta a muchos terminales.

En resumen, 802.11ac ofrece mejoras tangibles a los usuarios independientemente de la problemática con los canales. Es una solución que ha venido al mercado para quedarse y permite servicios de conectividad inalámbrica con una calidad y rendimiento hasta ahora asociados solo al cable.

Este es el camino tecnológico que ha empezado a seguir Teldat. Y no solo dispone de productos 802.11ac ya en el mercado, sino que seguiremos trabajando de forma paralela a la evolución de esos productos para ofrecer las soluciones más competitivas a sus clientes.

Francisco Navarro: Francisco Navarro, licenciado en Ciencias Físicas,  es responsable de producto para la línea de router corporativo en Teldat.

¿Qué es el Wi-Fi HaLow?

wlan halowLas nuevas normas WLAN están en un proceso de continuo desarrollo. Abogan por mayor innovación y una mejora en las aplicaciones para hacerlas más seguras. 

Los estándares WLAN más conocidos de entre los que han sido desarrollados por el IEEE son; los 802.11n para aplicaciones LAN inalámbricas de hasta 600 Mbit/s y, sobre todo, los estándares 802.11ac de reciente integración en el mercado (referidos a aplicaciones de hasta 6.7 Gbps).

Además, este nuevo estándar permite hacer un uso más efectivo de los flujos (mediante sistemas MIMO multiusuario, por ejemplo).

Wi-Fi HaLow

El Wi-Fi HaLow definido por el estándar IEEE 802.11ah se concibe en términos de poca potencia y largo alcance.  En lugar de emplear las bandas de frecuencia más comunes (2.4 y 5 GHz), este estándar permitirá usar una banda sin licencia por debajo de 1 GHz. La banda de frecuencia exacta variará en función del país. En Europa, el rango de frecuencia entre 868 y 868.6 se reserva para el 802.11ah. La frecuencia que usa el nuevo estándar, muy reducida si la comparamos con la actual de 2.4 GHz, permite minimizar la pérdida de espacio libre y aplicar un rango doble. Además, este estándar será capaz de atravesar paredes, techos y demás obstáculos con mucha más facilidad. Si analizamos el nuevo estándar con más detalle, veremos elementos que (desde el .11ac) ya nos resultan familiares, como el MIMO multiusuario y la formación de haz para un usuario único.

Los tipos de modulación también son conocidos: el DPSK (desplazamiento por fase diferencial) y el QPSK (desplazamiento de fase en cuadratura) varían entre 16 y 256 QAM (modulación de amplitud en cuadratura).

Por desgracia, solo los canales de radio de 1 MHz y 2 MHz son compatibles con .11ah. El estándar .11ac define canales con un ancho de banda de 20, 40, 80 y 160 MHz. Por lo tanto, aunque el rango de dispositivos .11ah esté bien, la velocidad de transmisión está más orientada a aplicaciones con tasas de transmisión bajas. El pequeño ancho de banda del canal permite reducir el consumo, por lo que el nuevo estándar es especialmente adecuado para dispositivos que funcionan con pilas. Las estrategias de marketing del nuevo estándar se centran en aplicaciones de este tipo, por lo que el 802.11ah será el estándar que se emplee (entre otras) en apps digitales sobre salud, dispositivos inteligentes en hogares, el Internet de las cosas, o aplicaciones en vehículos.

El estándar, publicado el 4 de enero de 2016, acaba de ser aprobado. Por lo tanto, habrá que esperar un tiempo a que los primeros dispositivos .11ah lleguen al mercado. Para garantizar que los productos de distintos fabricantes sean compatibles, la Alianza Wi-Fi ofrece un programa de certificación para dispositivos basados en el 802.11ah.

ZigBee, la alternativa

Para los que no quieran esperar tanto, ZigBee es una alternativa interesante para productos con grandes rangos y unas tasas de transmisión de datos bajas. Zigbee opera en la banda de 2.4 GHz y está ya disponible a un precio muy interesante. De hecho, muchas de las aplicaciones para automatización de viviendas y entornos industriales funcionan gracias a ZigBee.

Me intriga saber lo que va a pasar. ¿Logrará el nuevo estándar .11ah imponerse o se utilizará tan solo en aplicaciones puntuales? No cabe duda de que poner en práctica el 802.11ah llevará su tiempo. Sin embargo, como la demanda para ancho de banda WLAN no para de crecer, esta tecnología resulta muy interesante y seguirá captando nuestra atención en el futuro.

Teldat, como fabricante de dispositivos WLAN punteros, se mantendrá al tanto de cualquier evolución en este sentido.

Hans-Dieter Wahl: Jefe de línea de negocio: WLAN