Aptos para cumplir los requisitos actuales y futuros
El último estándar wifi (Wi-Fi 6) y su extensión (Wi-Fi 6E) prometen altas velocidades en la transmisión de datos, mayor capacidad y baja latencia, incluso en entornos con muchos abonados de red. Estas ventajas crean numerosas nuevas opciones de aplicación y áreas de uso, pero también dan lugar a nuevos requisitos.
Artículo escrito por Kerstin Naser, Corporate Product Manager Wireless de Rutronik
El tan citado frigorífico que “ordena automáticamente” la comida no se ha puesto de moda, pero sí otros muchos electrodomésticos inteligentes, como las lavadoras que confirman a sus propietarios que la ropa está lista mediante un mensaje al teléfono móvil. Esto es posible gracias a wifi, una de la tecnologías inalámbricas más conocidas y utilizadas. Cada vez más dispositivos ofrecen una interfaz wifi y no sólo en el sector de la domótica – hogares inteligentes. Wifi también se está abriendo paso en entornos industriales a través de aplicaciones como robots móviles, sistemas de grúas, vehículos de guiado automático (AGV) o incluso sistemas de seguridad y protección y la conexión de sensores en redes de líneas de producción. Las aplicaciones de realidad virtual y juegos, así como los cargadores (wallboxes) de vehículos eléctricos (VE) también se benefician de esta tecnología inalámbrica.
Las nuevas áreas de aplicación también imponen nuevos requisitos a la tecnología y, a pesar del creciente número de abonados en la red wifi, los usuarios esperan una conexión de red estable. Este es el motivo por el que la Wi-Fi Alliance está desarrollando nuevos estándares. Desde que apareciera el primer protocolo IEEE 802.11 en 1997, el rendimiento de datos ha mejorado considerablemente con cada nuevo estándar Wi-Fi.
Sin embargo, esta vez la Wi-Fi Alliance no sólo ha optimizado la tecnología, sino también el nombre: Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E (E = enhanced/extended – mejorado/extendido) sustituyen al título “complicado” IEEE 802.11ax. Los anteriores estándares también han recibido nuevos nombres: IEEE 802.11ac ahora se denomina Wi-Fi 5 e IEEE 802.11n se convierte en Wi-Fi 4.
Técnicamente hablando, Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E ofrecen un gran número de mejoras:
- OFDMA (orthogonal frequency division multiple access – acceso múltiple por división de frecuencias ortogonales): OFDMA es una extensión del método OFDM usado en la tecnología Wi-Fi 5. A pesar de que sólo se puede transmitir un paquete de datos a un solo terminal en una ventana de tiempo dada cuando se utiliza OFDM, OFDMA permite el envío de múltiples conjuntos de datos a varios terminales en el mismo paquete de datos. Esto se traduce en un aumento de la eficiencia en la velocidad de datos y una reducción significativa de la latencia de red.
- 1024-QAM (quadrature amplitude modulation – modulación de amplitud en cuadratura): En comparación con Wi-Fi 5, que emplea el método de modulación 256-QAM, ahora 1024-QAM permite aumentar el rendimiento de datos un 25 por ciento con Wi-Fi 6. Gracias a 1024-QAM, resulta posible transmitir un total de 10 bits, mientras que con 256-QAM, sólo se pueden enviar 8 bits. Esto es una ventaja muy importante en aquellos entornos caracterizados por una elevada densidad de terminales WLAN como sucede, por ejemplo, en estaciones de tren o grandes eventos.
- MU-MIMO (multi–user – multiple input, multiple output – multiusuario – múltiple entrada y múltiple salida). Al separar el ancho de banda disponible en flujos espaciales separados, se puede llevar a cabo la comunicación a través de múltiples antenas entre un punto de acceso y múltiples dispositivos, tanto para el enlace descendente (downlink) como para el ascendente (uplink). Con Wi-Fi 5, esto sólo funciona para el enlace descendente. Como resultado, Wi-Fi 6 consigue reducir la latencia de red e incrementar la estabilidad.
- TWT (target wake time – tiempo de reactivación de destino): TWT “despierta” a los abonados de red para poder transmitir datos solamente en momentos específicos. El resto del tiempo, los dispositivos “duermen” y, por ende, requieren menos energía. Esto también evita la interferencia en la comunicación de red, ya que los abonados que “duermen” no envían datos y tampoco bloquean los flujos de comunicación – un punto a favor decisivo, especialmente en sistemas de automatización industrial con muchos sensores.
- Color BSS (basic service set – conjunto de servicios básicos): A cada BSS, que consta de un punto de acceso y los clientes, se le asigna un “color” (esto es, un número) en cuanto hay otro BSS en sus proximidades. Por lo tanto, se pueden detectar e ignorar las señales de otra red. Esto permite un uso más eficiente de los flujos y mejora la calidad de la transmisión.
- Estándar de seguridad WPA3 (Wi-Fi Protected Access 3): En comparación con su predecesor (WPA2), WPA3 aporta beneficios significativos en las áreas de autenticación y cifrado, así como en la configuración de dispositivos WLAN. Además, garantiza una mayor seguridad en zonas wifi públicas. El estándar WPA3 es obligatorio para los productos con certificación Wi-Fi 6.
Wi-Fi 6E proporciona todavía más ventajas
Wi-Fi 6E ofrece mucho más que las ventajas antes mencionadas como, por ejemplo, la capacidad de extensión a la banda de 6 GHz.
Wi-Fi 6E también se basa en el estándar Wi-Fi IEEE 802.11ax, soportando todas las tecnologías citadas, así como Wi-Fi 6. Sin embargo, sólo las bandas originales de 2,4 y 5 GHz ahora muy congestionadas están definidas para WiFi 6. Por el contrario, la banda de 6 GHz también se encuentra disponible con Wi-Fi 6E. Otros 80 MHz y hasta siete flujos espaciales adicionales de 160 MHz para la transmisión de datos permiten un rendimiento aún mayor con flujos espaciales más amplios. Las bandas de 2,4 y 5 GHz, utilizadas por los dispositivos con estándares Wi-Fi más antiguos a la hora de transmitir, se “recuperan” y esto se traduce en una menor latencia. Por lo tanto, Wi-Fi 6E se convierte en la solución ideal para juegos (gaming), transmisiones (streaming) y realidad virtual (RV).
No obstante, el uso wifi de la banda de 6 GHz todavía no se ha abierto en algunos países. Estados Unidos comenzó a hacerlo en 2020; la Figura 1 muestra qué otros países han seguido sus pasos desde entonces.
El cambio requiere un nuevo hardware
Cualquiera que esté considerando cambiarse a Wi-Fi 6 o Wi-Fi 6E debe tener en cuenta que los dispositivos con estándares Wi-Fi más antiguos no pueden actualizarse fácilmente a Wi-Fi 6/6E a través de una actualización de software. Esto supone que todos los routers y dispositivos que necesitan usar el último estándar tienen que estar equipados con un nuevo hardware. Por el otro lado, los dispositivos Wi-Fi 6/6E, mantienen la compatibilidad con los estándares Wi-Fi anteriores.
El catálogo de Rutronik ya incluye productos de varios fabricantes para Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E:
Intel ofrece tarjetas de combinación para Wi-Fi 6 y Bluetooth con sus modelos AX200 y AX201 en formatos M.2 2230 y M.2 1216. Las tarjetas WiFi 6E también se encuentran disponibles con las dos placas M.2 AX210 y AX211 de Intel. Todas las tarjetas plug–in de esta compañía se pueden solicitar en una amplia variedad de versiones, con y sin vPRO. El modelo AX210 también se presenta con un rango de temperatura industrial. Y existen kits de desarrollo disponibles.
Silex proporciona una tarjeta Wi-Fi 6 y Bluetooth 5.2 BR/EDR/LE. La SX-PCEAX se basa en el SoC QCA2066 de Qualcomm y se presenta en diversos formatos (SMT, half–size PCIe y M.2). Este módulo también posee el certificado para la banda de 6 GHz de Wi-Fi 6E.
Advantech tiene varias tarjetas plug–in Wi-Fi 6 en su oferta de productos: el modelo AIW-163 es una tarjeta M.2 2230 con un A-E Key (la clave describe la forma de conexión del cabezal M.2) y un rango de temperatura de 0 a 70 °C. La tarjeta AIW-165 cuenta con un formato M.2 2830 con un E Key y un rango de temperatura de -40 a +85 °C. Advantech ha anunciado otras dos tarjetas M.2 2230 E Key más a finales de 2022. Además, existen kits.
Murata, fabricante de módulos, confía en chipsets de Infineon/Cypress y NXP para sus productos Wi-Fi 6 y 6E. Type 1XL es un módulo Wi-Fi 6 y BLE 5.2 2×2 MIMO basado en NXP con un formato de 19,1 × 16,5 mm. La compañía tiene previsto lanzar más módulos a lo largo de 2023: Type 2EA se fundamenta en el Cypress CYW55573 y soportará Wi-Fi 6E. Type 2DL/2DR y 2EL/2ER se basan en diferentes chips NXP. Las versiones 2Ex también soportan Thread, además de Bluetooth y Wi-Fi 6. Los módulos 2xR cuentan con una antena extra para Bluetooth.
Panasonic también lanzará su primeros módulos Wi-Fi 6 en 2023.
Rutronik ofrece routers completos con el nuevo estándar Wi-Fi 6/6E de Asus, y Silex también planea incorporar Wi-Fi 6E a sus puentes inalámbricos, servidores de dispositivo y sistemas de presentación inalámbricos.
Estándar establecido
Por lo tanto, los productos se encuentran disponibles y numerosos fabricantes ya los están aplicando. Según la información de la WiFi Alliance, 2.300 millones y 350 millones del total de dispositivos wifi suministrados en 2022 (29.000 millones) estarán equipados con Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E, respectivamente (Figura 2). Gracias a sus ventajas, está claro que la cuota total de los nuevos estándares aumentará significativamente.
Mientras Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E se consolidan en el mercado, la Wi-Fi Alliance ya se encuentra trabajando en el próximo estándar: WiFi 7 o IEEE 802.11be. Los usuarios pueden anhelar tres bandas (2,4, 5 y 6 GHz) e incluso velocidades de transferencia de datos más altas. Sin embargo, la WiFi Alliance no terminará este estándar hasta mediados de 2024. Así pues, pasará bastante tiempo antes de que el hardware con Wi-Fi 7 esté disponible en el mercado.
