Un IoT más inteligente comienza con la adopción de Wi-Fi 6 de doble banda

Autores: Rossella Guiot, Gerente de Marketing Central, Ture Nielsen, Gerente de Marketing de Producto, Lior Weiss, Director Sénior Conectividad, Wi-Fi

En el mundo en constante evolución del Internet de las Cosas (IoT), la elección de la banda de frecuencia Wi-Fi es más que un detalle técnico; es una decisión estratégica que impacta directamente en el rendimiento, la confiabilidad, la latencia, el alcance y el consumo de energía de la red. Con Wi-Fi operando ahora en las bandas de 2,4 GHz, 5 GHz y la recién introducida banda de 6 GHz (a través de Wi-Fi 6E), comprender las ventajas y desventajas de cada una es esencial para diseñar sistemas IoT robustos.

El cambio de la conectividad de banda única a la de doble banda

Muchos de los primeros dispositivos IoT se basaban en Wi-Fi 4, dependiendo exclusivamente de la banda de 2,4 GHz. Si bien esta banda ofrece una amplia cobertura y una mejor penetración a través de las paredes, sufre de congestión e interferencias debido a la disponibilidad limitada de canales. Hoy en día, la compatibilidad con doble banda, que permite operar tanto en 2,4 GHz como en 5 GHz, es un principio de diseño fundamental para los ecosistemas IoT modernos.

La conectividad de doble banda permite que los dispositivos seleccionen de forma inteligente la banda óptima en función del alcance, el ancho de banda y las limitaciones de potencia, lo que garantiza una cobertura robusta, una utilización eficiente del espectro y la coexistencia en diversos escenarios de implementación. Al aprovechar las ventajas complementarias de ambas bandas de frecuencia, las redes IoT pueden lograr el equilibrio entre alcance, fiabilidad y capacidad de respuesta necesario para mantener una conectividad a gran escala y de misión crítica en el cambiante panorama digital.

Beneficios reales de la operación en 5 GHz

Para demostrar las ventajas prácticas de la banda de 5 GHz, se simuló un entorno Wi-Fi en un edificio inteligente. Varias redes operaron simultáneamente, revelando marcadas diferencias entre las dos bandas:

• Banda de 2,4 GHz: Limitada a tres canales principales, lo que provoca congestión e interferencias.
• Banda de 5 GHz: Ofrece once o más canales, lo que reduce significativamente las interferencias y permite mayores velocidades de datos.

Este espectro más limpio se traduce en beneficios tangibles para el usuario: mayor velocidad de transmisión, menor latencia, menor consumo de energía y una conexión más fiable, especialmente en entornos con muchos dispositivos conectados.

Pruebas de rendimiento: Velocidad de transmisión, latencia y consumo de energía

Se realizó una serie de pruebas en un entorno congestionado típico utilizando un punto de acceso conectado al dispositivo bajo prueba (DUT) situado a una distancia fija. Se tomaron mediciones para las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz.

Configuración de la medición

El kit de evaluación EK-RA6W1 (DUT) se conectó por Wi-Fi a un teléfono Android configurado como punto de acceso virtual (Soft AP), lo que permitió el intercambio inalámbrico de datos entre ambos dispositivos.

Figura 1. Configuración de la prueba Wi-Fi.

Las pruebas se realizaron en una oficina abierta con múltiples redes Wi-Fi activas y dispositivos electrónicos que operaban en las mismas bandas de frecuencia. El objetivo era analizar el rendimiento del dispositivo en condiciones reales.

Figura 2. Kit de evaluación Wi-Fi EK-RA6W1 (DUT)

Espectro del entorno medido

Se utilizó una aplicación de análisis Wi-Fi para examinar el espectro de frecuencias presente en el entorno descrito.

Como se muestra en la Figura 3, el espectro de 2,4 GHz se encontraba muy congestionado debido a la superposición de redes, lo que puede provocar una mayor latencia y un rendimiento deficiente.

Figura 3. Espectro Wi-Fi de 2,4 GHz

En contraste, la Figura 4 muestra que el espectro de 5 GHz se distribuyó de manera más uniforme entre los canales, lo que redujo la interferencia y mejoró la conectividad.

Figura 4. Espectro Wi-Fi de 5 GHz

Rendimiento

Aunque se probaron las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz con el mismo ancho de banda de canal de 20 MHz, la banda de 5 GHz ofreció un rendimiento significativamente mayor. Esta mejora se debe principalmente al espectro más limpio y menos congestionado disponible en la banda de 5 GHz.

• Menos retransmisiones: En la banda de 2,4 GHz, la disponibilidad limitada de canales y la alta densidad de dispositivos suelen provocar interferencias y colisiones de paquetes.
• Más canales disponibles: La banda de 5 GHz ofrece una mayor selección de canales no superpuestos.
• Menor interferencia: Al haber menos superposición con otras tecnologías como Bluetooth, Zigbee y hornos microondas, la banda de 5 GHz experimenta menos ruido ambiental.
• Utilización eficiente del espectro: Los dispositivos que operan en 5 GHz pueden aprovechar las funciones avanzadas de Wi-Fi 6, como MU-MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output) y OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).

Figura 5. Rendimiento de datos Wi-Fi – UDP RX

Figura 6. Rendimiento de datos Wi-Fi – UDP TX

En la práctica, esto se traduce en descargas más rápidas, transmisión de datos más fluida y aplicaciones IoT con mayor capacidad de respuesta, especialmente en entornos con muchos dispositivos conectados. Esto se observa claramente en las mediciones de UDP mostradas en las Figuras 5 y 6.

Latencia

En las pruebas de rendimiento, la banda de 5 GHz demostró una reducción de 2,5 veces en el tiempo de ida y vuelta del ping en comparación con la de 2,4 GHz. Esta mejora significativa en la latencia se debe a varios factores clave: una transmisión más rápida de tramas de gestión que reduce el consumo de ancho de banda; menor interferencia, lo que conlleva menos retransmisiones y una comunicación más fluida; celdas de cobertura más pequeñas que disminuyen la contención de clientes; y funciones avanzadas de MAC/PHY, como OFDMA y MU-MIMO, que permiten que varios dispositivos transmitan simultáneamente y de forma más eficiente.

Figura 7. Latencia de ida y vuelta del ping Wi-Fi

Consumo de energía

Los dispositivos IoT están diseñados para ahorrar energía manteniendo la conectividad en la nube. Para mantenerse conectados, estos dispositivos monitorizan continuamente las balizas de red y envían señales periódicas de mantenimiento de conexión que confirman su presencia y disponibilidad para comunicarse. La banda de 5 GHz ofrece una clara ventaja en este sentido, con velocidades de transmisión más rápidas para las balizas y otros paquetes de gestión. La menor interferencia permite a los dispositivos completar las sesiones activas con mayor rapidez y disfrutar de periodos de bajo consumo más prolongados. Esto se traduce en un consumo de energía aproximadamente un 20 % menor, como se muestra en la Figura 6: el consumo actual para 2,4 GHz es de 40 mA de media, en comparación con los 34 mA de media para 5 GHz.

Figura 8. Medición del consumo de corriente en Wi-Fi de 2,4 GHz y 5 GHz

Compatibilidad con doble banda: Equilibrio entre rendimiento y cobertura

Si bien la banda de 5 GHz destaca por su excelente rendimiento en la transmisión de datos, la integridad de la señal y el bajo consumo de energía, su menor longitud de onda limita el alcance y la penetración de paredes. Por el contrario, la banda de 2,4 GHz, con sus características de propagación superiores, es ideal para aplicaciones de largo alcance, como contadores inteligentes y sensores ambientales, aunque presenta limitaciones en el rendimiento de la transmisión de datos y un alto consumo de energía.

La compatibilidad con ambas bandas proporciona la flexibilidad necesaria para satisfacer los diversos requisitos de las implementaciones modernas de IoT, equilibrando la transmisión de datos, la cobertura y la eficiencia energética.

Renesas RA6W1: Una solución de doble banda para IoT moderno

Renesas ha ampliado su cartera de microcontroladores para arquitecturas avanzadas de IoT con el RA6W1, un microcontrolador Wi-Fi 6 de doble banda y ultrabajo consumo diseñado para una conectividad continua.

El RA6W1 integra capacidades Wi-Fi 6, ofreciendo:

• Banda de 2,4 GHz para una cobertura extendida y conectividad robusta en entornos con alta interferencia.
• Banda de 5 GHz para un alto rendimiento de datos, latencia reducida y eficiencia energética optimizada.

Este microcontrolador aprovecha las mejoras de Wi-Fi 6, como OFDMA para una utilización eficiente del canal y Target Wake Time (TWT) para el ahorro de energía en dispositivos alimentados por batería. Gracias a su avanzado rendimiento de radiofrecuencia y flexibilidad de doble banda, el RA6W1 garantiza una comunicación determinista y de baja latencia en diversas aplicaciones de IoT, desde ecosistemas de hogares inteligentes hasta automatización industrial y sistemas de misión crítica.

Para obtener especificaciones detalladas y recursos de diseño, visite la página del producto RA6W1 y explore el completo portafolio de Renesas de soluciones Wi-Fi 6 de doble banda, diseñadas para implementaciones de IoT escalables, resilientes y preparadas para el futuro.