sábado, 28 de abril de 2012

Estándar Redes Locales Inalámbricas IEEE 802.11n ("Wi-Fi n")

El mes pasado me pasé por la tienda FNAC de Sevilla y pude observar que ya todos los Router Wi-Fi que estaban a la venta eran compatibles con el estándar de telecomunicaciones IEEE 802.11n ("Wi-Fi n"); eso sí, se vendían tanto puntos de acceso "double radio" como "single radio".

Entonces pensé que te podría resultar de interés saber qué novedades introduce este nuevo estándar de redes locales inalámbricas (WLAN, Wireless LAN) frente a las revisiones anteriores del estándar, comprender cuáles son las ventajas de un punto de acceso "double radio" frente a otro "single radio" y conocer cuál es el gran valor añadido aportado por la nueva versión del estándar para el usuario, tanto en el ámbito doméstico como en el ámbito de aplicaciones de acceso público, como hotspots o aplicaciones de campus.

Para centrar el tema, empezaré contándote brevemente la evolución del estándar de redes locales inalámbricas 802.11 (Wi-Fi), para luego meterme de lleno en las novedades de la versión "n" y su principal atractivo frente a las versiones precedentes del estándar.


Evolución del Estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi)

El primer estándar de WLAN lo generó el organismo IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) en 1997 y se denomina IEEE 802.11. Desde entonces se han generado un abanico de estándares.

En un principio, la expresión Wi-Fi era utilizada únicamente para los dispositivos con tecnología 802.11b, el estándar dominante en el desarrollo de redes, de aceptación prácticamente universal e indudable éxito, que funciona en las frecuencias de 2,4 GHz y permite la transmisión de datos a una velocidad de hasta 11Mbps. Con el fin de evitar confusiones en la compatibilidad de los aparatos, el término Wi-Fi se extendió a todos los aparatos provistos con tecnología 802.11: 802.11a, 802.11b, 802.11g y el más reciente 802.11n.

En la tabla bajo estas líneas, pongo una comparativa de las características principales, en las sucesivas revisiones del estándar.

IEEE 802.11b IEEE 802.11a IEEE 802.11g IEEE 802.11n
Organismo Estandarización IEEE IEEE IEEE IEEE
Publicación Estándar 1999 2002 Junio 2003 Octubre 2009
Banda de frecuencia Banda Libre 2.4 GHz Banda Libre 5 GHz Banda Libre 2.4 GHz Dos posibilidades: Banda Libre 2.4 GHz, Banda Libre 5 GHz
Ancho de Banda 22 MHz 20 MHz 20 MHz Dos posibilidades: 20 MHz; 40 MHz
Capacidad (bitrate) máxima bruta (valor teorico) 11 Mbps 54 Mbps 54 Mbps Según la configuración, puede llegar a 600 Mbps, dependiendo de diversos parámetros del interfaz radio. Las versiones más comerciales alcanzan 300 Mbps.
Interfaz Radio DSSS OFDM OFDM. También DSSS, para compatabilidad con 802.11b MIMO con OFDM. También DSSS, para compatabilidad con 802.11b
Disponibilidad comercial En el mercado En el mercado En el mercado En el mercado hay puntos de acceso, poco a poco también hay clientes.


Novedades del "Wi-Fi n" frente a anteriores versiones

1.) La tecnología MIMO multiplica la capacidad

La combinación de MIMO con SDM (Spatial Division Multiplexing) aumenta la capacidad del enlace inalámbrico usando varias antenas de transmisión y recepción por las que se transmiten flujos de datos (data streams) de forma simultánea.

De esta forma, se consigue alcanzar velocidades de transmisión muy superiores a las que proporciona 802.11g. Dependiendo del número de flujos de datos (data streams), se puede llegar a 300 Mbps, 450 Mbps ó 600 Mbps (según si el número de flujos simultáneos es 2, 3 ó 4; respectivamente).

Las soluciones comerciales (por ejemplo, todas las que ví en FNAC) suelen llegar a 300 Mbps. Pero esto es siempre capacidad bruta, ya que, la capacidad neta no se puede saber en Wifi, porque este estándar usa una capa MAC no determinista, cosa que no pasa en WiMax.

2.) Compatible con las versiones anteriores de Wifi: b/a/g

El estándar 802.11n está pensado para trabajar en la banda de 2.4 GHz y la de 5GH), empleando las técnicas de modulación OFDM (usada en 802.11 a/g) y DSSS (usada en 802.11 b). Ello permite al nuevo "Wifi n" ser compatible -al menos a nivel de estándar- con las versiones anteriores: 802.11 b/a/g.

3.) Ancho de banda de señal de 40 MHz

En cuanto al ancho de banda, la señal del nuevo "Wifi n" puede tener tanto 20 MHz (su espectro sería igual que la 802.11g) como 40MHz. Este ancho de banda -40 MHz- se consigue con la técnica Channel Bonding, que permite usar simultáneamente dos canales para transmitir datos, incrementando la cantidad de datos que se transmite. Las redes "Wifi n" en modo de operación 40 MHz utilizan dos bandas adyacentes de 20 MHz, para lo cual, utiliza dos canales separados no solapados.

4.) Aumento de canales no solapados

Al igual que 802.11a, el nuevo "Wifi n" puede trabajar en la banda de 5 GHz, lo cual, aumenta el número máximo de canales sin solapamiento: pasando de los 3 existentes en 2.4GHz a los 19 que se permiten en la banda de 5 GHz. Es decir, pueden ser utilizados 19 canales simultáneamente en puntos de acceso diferentes, consiguiendo así multiplicar la zona de cobertura sin riesgo de interferencia entre canales. Si utilizarámos "Wifi n" en la banda de 5 GHz, y con canales de 40 MHz (Channel Bonding), el número de canales no solapados se reduce de 19 a 9.


Principal Atractivo para el Usuario Doméstico y de Hotspots
1.) Mayor capacidad de la red inalámbrica

La mayor capacidad de la red inalámbrica es la gran ventaja que va a percibir el usuario doméstico de esta tecnología. Gracias a ello, aplicaciones que consumen mucho ancho de banda, como el streaming de vídeo de alta definición, podrán hacer uso por fin de redes inalámbricas para su transmisión.

Pero ojo, tendrás que saber que "Wifi n" consigue el máximo de su capacidad bruta, siempre y cuando esté configurado con anchura de banda de 40 MHz (channel bonding) en la banda de 5 GHz. Por eso, si quieres aprovechar todas las capacidades que da el estándar, el punto de acceso tendrá que ser dual radio, de tal manera que soporte tanto la banda de 2.4 GHz como la de 5 GHz.

Pero... no sólo eso, cuantos más flujos de datos (data streams) se transmitan, empleando la técnica "MIMO + Spatial Division Multiplexing", tu red de área local inalámbrica tendrá mayor capacidad. El número de data streams es una de las características importantes a la hora de adquirir un punto de acceso "Wifi n".

2.) Más canales disponibles para planificar

Debido a que en la banda de 2,4 GHz sólo se pueden proveer 3 canales sin solapamiento, lo cual resulta insuficiente en algunas planificaciones radio, es interesante el salto cualitativo a la banda de 5 GHz pues dispone de un mayor ancho de banda.


Algunos inconvenientes a tener en cuenta
1.) Los clientes consumen más energía

Los clientes consumen más energía cuando se trabaja con antenas 802.11n MIMO. Algunos clientes, tales como lectores de código de barras, etiquetas de localización, etc. están diseñados para funcionar durante largos períodos de tiempo entre recargas, por lo que esas empresas no querrán cambiar a MIMO para dar soporte a este tipo de clientes.

2.) Patrón de cobertura Irregular

La cobertura de un punto de acceso 802.11n es más irregular que la cobertura de los puntos de acceso basados en 802.11 a/b/g. Esto puede dar lugar a agujeros de cobertura más alto y, posiblemente, interferencias en el mismo canal.


Ejemplo Práctico: Entendiendo las Especificaciones Técnicas ("DataSheet") de un Punto De Acceso

Para ilustrar algunos de los aspectos que he comentado en este artículo, he querido comentar una hoja de especificaciones técnicas (datasheet) de un punto de acceso "Wifi n". En este caso, he cogido como ejemplo, el Alcatel-Lucent OmniAccess AP105.

En la imagen bajo estas líneas, podemos ver como este punto de acceso es dual radio y soporta dos flujos simultáneos, llegando a 300 Mbps de capacidad bruta.

También se puede comprobar que este punto de acceso es compatible con las versiones anteriores del estándar.

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