Nacido en 1997, el Wi-Fi ha influido en la vida humana mucho más que cualquier otra celebridad de la Generación Z. Su constante crecimiento y maduración han liberado gradualmente la conectividad de red del antiguo régimen de cables y conectores hasta el punto de que el acceso inalámbrico a Internet de banda ancha (algo impensable en los días del acceso telefónico) a menudo se da por sentado.
Tengo edad suficiente para recordar el satisfactorio clic mediante el cual un conector RJ45 significó una conexión exitosa al multiverso en línea en rápida expansión. Hoy en día tengo poca necesidad de RJ45, y los adolescentes que conozco saturados de tecnología pueden no ser conscientes de su existencia.
En los años 60 y 70, AT&T desarrolló sistemas de conectores modulares para reemplazar los voluminosos conectores telefónicos. Estos sistemas luego se expandieron para incluir el RJ45 para redes de computadoras.
La preferencia por Wi-Fi entre la población en general no es nada sorprendente; Los cables Ethernet parecen casi bárbaros en comparación con la prodigiosa comodidad de la conexión inalámbrica. Pero como ingeniero preocupado simplemente por el rendimiento del enlace de datos, sigo considerando que el Wi-Fi es inferior a una conexión por cable. ¿802.11 acercará al Wi-Fi un paso (o tal vez incluso un salto) para desplazar por completo a Ethernet?
Una breve introducción a los estándares Wi-Fi: Wi-Fi 6 y Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 es el nombre publicitado de IEEE 802.11ax. Totalmente aprobado a principios de 2021 y beneficiándose de más de veinte años de mejoras acumuladas en el protocolo 802.11, Wi-Fi 6 es un estándar formidable que no parece candidato a un reemplazo rápido.
Una publicación de blog de Qualcomm resume Wi-Fi 6 como "una colección de funciones y protocolos destinados a enviar la mayor cantidad de datos posible a tantos dispositivos como sea posible simultáneamente". Wi-Fi 6 introdujo varias capacidades avanzadas que mejoran la eficiencia y aumentan el rendimiento, incluida la multiplexación en el dominio de la frecuencia, MIMO multiusuario de enlace ascendente y la fragmentación dinámica de paquetes de datos.
Wi-Fi 6 incorpora la tecnología OFDMA (acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal), que aumenta la eficiencia espectral en entornos multiusuario
¿Por qué, entonces, el grupo de trabajo 802.11 ya está en camino de desarrollar un nuevo estándar? ¿Por qué ya estamos viendo titulares sobre la primera demostración de Wi-Fi 7? A pesar de su colección de tecnologías de radio de última generación, Wi-Fi 6 se percibe, al menos en algunos sectores, como decepcionante en dos aspectos importantes: velocidad de datos y latencia.
Al mejorar la velocidad de datos y el rendimiento de latencia de Wi-Fi 6, los arquitectos de Wi-Fi 7 esperan ofrecer una experiencia de usuario rápida, fluida y confiable que aún se logra más fácilmente con cables Ethernet.
Velocidades de datos versus latencias relacionadas con los protocolos Wi-Fi
Wi-Fi 6 admite velocidades de transmisión de datos cercanas a los 10 Gbps. Si esto es “suficientemente bueno” en un sentido absoluto es una cuestión muy subjetiva. Sin embargo, en un sentido relativo, las velocidades de datos de Wi-Fi 6 son objetivamente mediocres: Wi-Fi 5 logró un aumento de un mil por ciento en la velocidad de datos en comparación con su predecesor, mientras que Wi-Fi 6 aumentó la velocidad de datos en menos del cincuenta por ciento. en comparación con Wi-Fi 5.
La velocidad teórica de transmisión de datos definitivamente no es un medio integral para cuantificar la “velocidad” de una conexión de red, pero es lo suficientemente importante como para merecer la atención de los responsables del continuo éxito comercial de Wi-Fi.
Comparación de las últimas tres generaciones de protocolos de red Wi-Fi
La latencia como concepto general se refiere a retrasos entre la entrada y la respuesta.
En el contexto de las conexiones de red, la latencia excesiva puede degradar la experiencia del usuario tanto como (o incluso más) la velocidad de datos limitada: la transmisión ultrarrápida a nivel de bits no ayuda mucho si tiene que esperar cinco segundos antes de una página web. comienza a cargar. La latencia es particularmente importante para aplicaciones en tiempo real como videoconferencias, realidad virtual, juegos y control remoto de equipos. Los usuarios tienen cierta paciencia con los vídeos con fallos, los juegos lentos y las interfaces de máquinas lentas.
Velocidad de datos y latencia de Wi-Fi 7
El Informe de autorización del proyecto para IEEE 802.11be incluye tanto una mayor velocidad de datos como una reducción de la latencia como objetivos explícitos. Echemos un vistazo más de cerca a estas dos vías de actualización.
Modulación de amplitud en cuadratura y velocidad de datos
Los arquitectos de Wi-Fi 7 quieren lograr un rendimiento máximo de al menos 30 Gbps. No sabemos qué características y técnicas se incorporarán al estándar 802.11be finalizado, pero algunos de los candidatos más prometedores para aumentar la velocidad de datos son un ancho de canal de 320 MHz, operación multienlace y modulación 4096-QAM.
Con acceso a recursos de espectro adicionales de la banda de 6 GHz, Wi-Fi puede aumentar de manera factible el ancho máximo del canal a 320 MHz. Un ancho de canal de 320 MHz aumenta el ancho de banda máximo y la velocidad de datos máxima teórica en un factor de dos en relación con Wi-Fi 6.
En la operación multienlace, múltiples estaciones cliente con sus propios enlaces funcionan colectivamente como “dispositivos multienlace” que tienen una interfaz con la capa de control de enlace lógico de la red. Wi-Fi 7 tendrá acceso a tres bandas (2.4 GHz, 5 GHz y 6 GHz); un dispositivo multienlace Wi-Fi 7 podría enviar y recibir datos simultáneamente en múltiples bandas. La operación multienlace tiene el potencial de lograr importantes aumentos en el rendimiento, pero implica algunos desafíos de implementación importantes.
En operación multienlace, un dispositivo multienlace tiene una dirección MAC aunque incluya más de una STA (que significa estación, es decir, un dispositivo de comunicación como una computadora portátil o un teléfono inteligente)
QAM significa modulación de amplitud en cuadratura. Se trata de un esquema de modulación I/Q en el que combinaciones específicas de fase y amplitud corresponden a diferentes secuencias binarias. Podemos (en teoría) aumentar el número de bits transmitidos por símbolo aumentando el número de puntos de fase/amplitud en la “constelación” del sistema (consulte el diagrama a continuación).
Este es un diagrama de constelación para 16-QAM. Cada círculo en el plano complejo representa una combinación de fase/amplitud que corresponde a un número binario predefinido.
Wi-Fi 6 usa 1024-QAM, que admite 10 bits por símbolo (porque 2^10 = 1024). Con modulación 4096-QAM, un sistema puede transmitir 12 bits por símbolo, si puede lograr suficiente SNR en el receptor para permitir una demodulación exitosa.
Wi-Fi 7 Funciones de latencia:
Capa MAC y capa PHY
El umbral para una funcionalidad confiable de las aplicaciones en tiempo real es una latencia de 5 a 10 ms en el peor de los casos; las latencias tan bajas como 1 ms son beneficiosas en algunos escenarios de uso. Lograr latencias tan bajas en un entorno Wi-Fi no es una tarea fácil.
Las funciones que operan tanto en la capa MAC (control de acceso al medio) como en la capa física (PHY) ayudarán a llevar el rendimiento de latencia de Wi-Fi 7 a un nivel inferior a 10 ms. Estos incluyen formación de haces coordinada con múltiples puntos de acceso, redes sensibles al tiempo y operación de múltiples enlaces.
Características clave de Wi-Fi 7
Investigaciones recientes indican que la agregación de enlaces múltiples, que se incluye dentro del encabezado general de operación de enlaces múltiples, puede ser fundamental para permitir que Wi-Fi 7 satisfaga los requisitos de latencia de las aplicaciones en tiempo real.
¿El futuro del Wi-Fi 7?
Todavía no sabemos cómo será exactamente Wi-Fi 7, pero sin duda incluirá nuevas e impresionantes tecnologías de RF y técnicas de procesamiento de datos. ¿Valdrá la pena toda la I+D? ¿Wi-Fi 7 revolucionará las redes inalámbricas y neutralizará definitivamente las pocas ventajas que quedan de los cables Ethernet? No dude en compartir sus pensamientos en la sección de comentarios a continuación.
