La próxima generación (sexta) WiFi: 802.11ax

Muchas veces he hablado de redes inalámbricas y siempre revisamos los protocolos en uso. No hace mucho tiempo comenzamos a hablar de redes 802.11ac y seguramente muchos de los lectores todavía no han tenido oportunidad de implementar o utilizar alguna.
Pues bien, les tengo una noticia.
Ya está en borrador y se espera que sea aprobado el año próximo un nuevo estándar para redes WLAN: IEEE 802.11ax. Este estándar ya tiene su segundo borrador (Draft 2) aprobado en septiembre de 2017,y recientemente se ha aprobado (mayo de 2018) el tercer borrador (Draft 3) con lo que se espera la ratificación definitiva del estándar hacia fines del año 2019. Paralelamente se considera que hacia mediados de 2019 se contará con la certificación de interoperabilidad correspondiente de la Alianza WiFi.

El nuevo estándar es una evolución de 802.11ac que promete prestaciones mejoradas que impactarán en la operación de este tipo de redes en entornos que se vuelven cada día más complicados debido a la proliferación de access points y dispositivos inalámbricos de los últimos años, tanto en entornos corporativos como hogareños.

Las tecnologías que implementa

• 802.11ax 0pera en las frecuencias de 2,4 y 5 GHz. (ambas) implementando canales de 20, 40, 80 y hasta 160 Mhz. como 802.11ac.
  En los últimos años se ha tendido a dejar de operar en la banda de 2,4 GHz. debido a que también es utilizada por otras tecnologías (monitores para bebés, teléfonos inalámbricos, bluetooth, etc.) y eso genera interferencia. Sin embargo, muchas de estas implementaciones están siendo desplazadas hacia otras frecuencias y el abandono de la banda es muy lento, con lo que la IEEE consideró oportuno introducir mejoras para aprovechar nuevamente la banda de 2,4 GHz. ya que tiene mayor capacidad de penetración espacial que la de 5 GHz.
  Con esto se espera aprovechar mejor los equipos de radio dual (lo más habitual en implementaciones enterprise) y la frecuencia de 2,4 GHz. en el despliegue de redes de malla inalámbrica.
• Implementa codificación 1024 QAM lo que incrementa en hasta un 25% la capacidad máxima disponible en 802.11ac.
• Si bien 802.11ac ya había introducido el uso de MU-MIMO para la operación de los APs (en el downlink), esto ahora se extiende a la operación de los clientes (uplink). De esta manera se permite a la terminal recibir de múltiples transmisores.
  En este punto, la cantidad máxima de cadenas de transmisión simultáneas se mantiene en 8 cadenas: 8x8:8 MU-MIMO.
• Incorpora OFDMA.
  OFDM es un mecanismo de modulación de la onda que divide el canal en subcanales a través de los cuales se transmiten múltiples subportadoras, cada una independientemente. Este mecanismo permite un mejor aprovechamiento de la señal de radiofrecuencia aislando posibles interferencias y permitiendo que el sistema de transmisión sea más eficiente.
  OFDMA ahora no sólo divide el canal en subportadoras sino también que también fragmenta cada subportadora en unidades de utilización en función del tiempo. En función de esto el AP asigna unidades de recurso para la recepción o transmisión de cada terminal. Esto mejora significativamente la eficiencia del sistema en escenarios con mucha densidad de terminales conectadas.
  OFDMA proporciona un incremento del data rate de hasta el 10%.
• Se introduce el concepto de "color" que permite discriminar ente redes que operan en el mismo canal de manera que el dispositivo terminal identifique claramente su red entre las transmisiones de redes vecinas en el mismo canal.
  Cada AP que publica un SSID se identifica con un "color" diferente con el que se asocia cada terminal que se conecta a ese SSID.
• Paralelamente se implementa el ajuste dinámico de la potencia de transmisión y la detección de umbrales de sensibilidad para incrementar la reutilización de señales.
  De esta manera, señales con el mismo color utilizan un umbral de RSSI más bajo, mientras que señales con diferente color utilizan un umbral de RSSI más alto.
• La incorporación de TWT reduce el consumo de energía y los tiempos de contención para el acceso al medio.
• También se prevé que que los dispositivos salgan del modo de ahorro de energía en períodos diferentes a los de transmisión de los beacons. De esta manera el AP puede agrupar terminales asociadas en diferentes períodos TWT optimizando los mecanismos de acceso al medio y mejorando el uso de baterías.
• El intervalo de guarda que, inicialmente es de 800 nanosegundos y que en 802.11ac puede reducirse a 400 nanosegundos, ahora puede reducirse a 320 o 160 nanosegundos.
• Los mecanismos de seguridad disponibles, como ocurre ya en 802.11ac, serán WPA2 y WPA3.

Las ventajas que conlleva

• Reduce el efecto de las interferencias.
• Mejora la performance en ambas frecuencias: 2,4 y 5 GHz. por la implementación de OFDMA ya que reduce la necesidad de retransmitir y las demoras en la transmisión de las conversaciones. Puede significar multiplicar hasta por 4 el throughput.
• Hace posible un mejor aprovechamiento de la banda de 2,4 GHz. lo que permite conexiones a mayor distancia dada la mayor penetración de la señal de esta frecuencia.
• Permitirá proporcionar data rates de hasta 9,6 Gbps.
• Es el recurso adecuado en contexto de alta densidad para video streaming HD y 4K o la transferenciade archivos de varios gigabytes de tamaño.
• En ambientes densamente poblados por redes inalámbricas, el concepto de color facilita la identificación de la señal a la que se encuentra asociado un cliente.
• Se mejora la operación de dispositivos terminales.
• Se mejora la duración de baterías con la implementación de períodos de ahorro variables.
• Se mantiene compatibilidad con todos los estándares previamente aprobados y publicados.
  

¿Quiénes están anunciando productos con esta tecnología?

• Quantenna está proporcionando chipsets que soportan múltiples cadenas de transmisión en ambas ambas de frecuencia (8 cadenas en 5 GHz. y 4 en 2,4 GHz.).
• Los mismo está haciendo Qualcom.
• Broadcom también ha anunciado sus productos de sexta generación.
• Marvel ha realizado anuncios semejantes.
• Intel se encuentra trabajando en un chipset para smartphones y dispositivos móviles.
• D-Link ha anunciado su router AX6000 con tecnología 802.11ax.
• Asus ha presentado el router RT-AX88U que utiliza chipset de Broadcom 4x4 MIMO; esto significa hasta 1,148 Mbps en 2,4 GHz y hasta 4,804 Mbps en 5 GHz.
• Huawey ha anunciado su AP7060DN 8x8 MIMO basado en un chipset Qualcomm.
• Aerohive Network anunció los APs AP630, AP650 y AP650X basados en chipset Broadcom.

Como ocurrió inicialmente con 802.11ac, en un primer momento estarán disponibles en el mercado dispositivos 802.11ax de primera oleada que soportarán hasta 8 cadenas espaciales de transmisión lo que les permitirá entregar hasta 4,800 Mbps de data rate.

• Documentos Cisco: IEEE 802.11ac: the sixth generation of Wi-Fi

Las abreviaturas y siglas utilizadas en este post puede encontrarlas desarrolladas en

 el Glosario de Siglas y Términos de Networking

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