Por Mehmet Yavuz, Director de Tecnología, Ruckus Networks
El mundo del Wi-Fi está evolucionando a gran velocidad, y su crecimiento es continuo. Es un servicio ubicuo, el Wi-Fi se ofrece en una amplia variedad de lugares, incluyendo oficinas corporativas, escuelas, universidades, estadios, aeropuertos, hoteles y centros de transporte.
Actualmente, a la conectividad Wi-Fi veloz y confiable se le considera una necesidad humana básica. Por tanto, el consumo de datos Wi-Fi sigue superando a la telefonía celular por un amplio margen, a pesar de la promoción de planes de datos ilimitados que ofrecen las principales operadoras. De acuerdo con Cisco VNI Forecast, se prevé que para 2021 Wi-Fi transporte 2.5 veces más del tráfico de internet global que las redes celulares.
El aumento masivo de dispositivos que exigen conexiones Wi-Fi estables ha servido como un catalizador de la innovación en el espectro no concesionado. De hecho, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) en los Estados Unidos, votó de manera unánime por que se libere 1.2GHz adicional del espectro no concesionado de la banda de 6GHz. La disponibilidad de espectro adicional es bastante oportuna, pues los casos de uso de Wi-Fi se han ampliado considerablemente para integrar un sinfín de dispositivos de Internet de las Cosas (IoT), hogares inteligentes, así como implementaciones exteriores y entornos de alta densidad. En estos lugares normalmente existe una densa congregación de dispositivos conectados que compiten por el tiempo aire, lo que crea un espectro Wi-Fi ruidoso, aumenta la interferencia y degrada la experiencia del usuario.
En particular, los entornos de alta densidad plantean un gran desafío para las redes Wi-Fi actuales, ya de por sí sobrecargadas. La cruda realidad de un espectro limitado se agrava aún más por el hecho de que el número de usuarios y clientes inalámbricos sigue en aumento, con cerca de 9 mil millones de dispositivos Wi-Fi vendidos. Además, se prevé que el número de dispositivos conectados en un hogar típico alcance más de 50 para 2022. Es bastante común ver que los hogares promedio en los países desarrollados cuentan con cámaras de seguridad inteligente, termostatos, detectores de humo, timbres, sistemas de aspersión y puertas de garaje que se conectan a las redes Wi-Fi.
Evidentemente, el Wi-Fi de alto desempeño se está convirtiendo en un requerimiento crítico para una amplia gama de nuevos dispositivos, aplicaciones y servicios los cuales incluyen bajo ancho de banda, aplicaciones de paquetes pequeños como las llamadas Wi-Fi, sensores de IoT que envían o toman datos cada cierto número de segundos y aplicaciones que requieren mucho ancho de banda como la transmisión de video. No sorprende que se prevea que el video comprenda el 75% de todo el tráfico de datos móvil para 2023. Un porcentaje importante de este tráfico no homogéneo -que se descarga a las redes Wi-Fi- incluye aplicaciones de transmisiones sociales en vivo que son sensibles a la latencia con altos requerimientos de disponibilidad de los enlaces y video interactivo bajo demanda. Son varios los factores que provocan el aumento en el consumo de video, como pantallas más grandes y procesadores más veloces, más contenido que consume muchos datos o la creciente popularidad de las tecnologías de RA/RV.
¿Cuál es entonces el verdadero problema? La explosión de dispositivos conectados y del tráfico requiere una implementación inalámbrica más eficiente que la que ofrece la red actual. La evolución de 802.11 (a, b, g, n, ac) ha ofrecido velocidades de datos mucho más altas con modulación mejorada, agrupación de canales y MIMO. De hecho, Wi-Fi 5 (802.11ac) ha hecho un extraordinario trabajo para alcanzar velocidades de procesamiento de gigabits. Sin embargo, los matices del uso de Wi-Fi en la vida real, particularmente en escenarios de alta densidad, evita que los usuarios se beneficien de velocidades de datos más altas. El estándar Wi-Fi 6 (802.11ax) revierte esta tendencia al enfocarse en la eficiencia en lugar de la velocidad de datos. En efecto, Wi-Fi 6 (802.11ax) es inteligentemente determinista en lugar de basarse arbitrariamente en la contención, con los puntos de acceso Wi-Fi 6 (802.11ax) que hacen un uso efectivo del espectro y optimizan el rendimiento en los entornos densos y congestionados.
En otras palabras, a manera de analogía, las implementaciones Wi-Fi congestionadas son como el tráfico vehicular que avanza lentamente. Un mayor número de vehículos en las calles -sedanes, camionetas, grandes vehículos y motocicletas – reduce la velocidad promedio y afecta negativamente la experiencia del conductor (el usuario). Sin embargo, construir una carretera Wi-Fi 6 (802.11ax) de varios carriles que incluya carriles para autos que llevan más de un pasajero permite un rendimiento promedio más alto por usuario al ampliar la capacidad y optimizar la eficiencia. Para estar seguro, Wi-Fi 6 (802.11ax) está diseñado para entornos de alta densidad, con el entendimiento de que no todos los vehículos que están en la carretera necesitan ir a la misma velocidad. Por ejemplo, algunos dispositivos y aplicaciones tienen demandas de latencia específicas o necesidades de tráfico explosivas, mientras que otras aplicaciones requieren que la batería tenga larga duración. Wi-Fi 6 satisface todos estos requerimientos.
Veamos más de cerca las principales funcionalidades y beneficios de los puntos de acceso (PA) Wi-Fi 6 (802.11ax):
- Transmisión multiusuario simultánea: Esto se logra efectivamente con MU-MIMOy OFDMA (dos técnicas que se han utilizado ampliamente en el mundo celular), al enfocarse en el rendimiento promedio por estación, en lugar la potencia total. Son técnicas complementarias en ambas direcciones (ascendente y descendente) que entregan eficientemente diversos tipos de tráfico (como mensajes de texto, transmisión de video, etc.) a múltiples usuarios simultáneamente. Mientras que MU-MIMO es útil cuando varios usuarios tienen tráfico de buffer completo que enviar, OFDMA ofrece un beneficio máximo cuando múltiples usuarios tienen pequeñas cantidades de datos.
- Programación de Recursos de Carga:Esta funcionalidad es tal vez la innovación más importante y el aspecto más desafiante de Wi-Fi 6 (802.11ax). Con la programación de recursos ascendentes, el punto de acceso asigna de forma determinista los recursos, coordina y programa la transmisión simultánea de múltiples clientes.
- Reutilización espacial:Múltiples punto de acceso operan en un canal compartido mitigando la interferencia de los co-canales. Esto se logra gracias a la técnica de reutilización espacial conocida como BSS Coloring, la cual permite que los dispositivos en un BSS ignoren los cuadros de otros BSSs en el mismo canal, que normalmente están a cierta distancia uno del otro.
- Mejora la eficiencia energética de la estación:Usando una técnica conocida como Target Wake Time (TWT), los STAs pueden ‘dormir’ más tiempo, reduciendo así el consumo de energía. El punto de acceso se coordina con los STAs para despertar a intervalos específicos y programados para intercambiar cuadros de datos.
- Refuerza las operaciones interiores y exteriores:Wi-Fi 6 (802.11ax) incluye mecanismos como largos símbolos OFDM para optimizar múltiples rutas y soporta implementaciones robustas en exteriores.
- Modulación de órdenes más altas: Con 1024QAM, Wi-Fi 6 puede elevar la capacidad un 25% sobre 256QAM, particularmente en distancias cercanas.