¿Qué es el Wi-Fi 802.11ax y qué significará para 802.11ac?

Cada nuevo estándar Wi-Fi ha traído mejoras significativas en el rendimiento, con el 802.11ac más reciente, que ofrece una impresionante tasa máxima teórica de 1.3 Gbps. Desafortunadamente, estos avances no han sido suficientes para mantener el ritmo de la demanda, lo que ha provocado el grito exasperado en los aeropuertos, centros comerciales, hoteles, estadios, hogares y oficinas: "¿Por qué la red inalámbrica es tan lenta?"

El IEEE está aprovechando otra oportunidad para aumentar el rendimiento de Wi-Fi con un nuevo estándar llamado 802.11ax o Wireless de alta eficiencia, que promete un incremento cuádruple en el rendimiento promedio por usuario.
802.11ax está diseñado específicamente para entornos públicos de alta densidad, como trenes, estadios y aeropuertos. Pero también será beneficioso en despliegues de Internet de las cosas (IoT), en hogares de uso intensivo, en edificios de apartamentos y en oficinas que utilizan aplicaciones de ancho de banda como videoconferencia.
802.11ax también está diseñado para la descarga de datos móviles. En este escenario, la red celular descarga el tráfico inalámbrico a una red Wi-Fi complementaria en los casos en que la recepción de la célula local es deficiente o en situaciones donde la red celular está siendo gravada.

A pesar de que no se espera que el 802.11ax esté finalizado hasta principios de 2019, la comunidad de proveedores está mordisqueándose un poco. Los chipsets preestandarizados se han estado enviando desde el año pasado y los primeros enrutadores 802.11ax actualmente están llegando al mercado. En un escenario típico de implementación de Wi-Fi, los primeros usuarios se sienten cómodos utilizando productos pre-estándar, que fácilmente obtienen la certificación de Wi-Fi Alliance una vez que cumplen totalmente con la norma con una actualización de firmware.

¿Qué problema está tratando de resolver 802.11ax?
Los problemas fundamentales con Wi-Fi son que el ancho de banda se comparte entre los dispositivos terminales, los puntos de acceso pueden tener áreas de cobertura superpuestas, especialmente en implementaciones densas, y los usuarios finales pueden moverse entre los puntos de acceso.

La solución actual, basada en una tecnología de los viejos días de Ethernet compartidos llamada Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA), requiere que los puntos finales escuchen la señal de liberación total antes de transmitir. En caso de interferencia, congestión o colisión, el punto final entra en un procedimiento de retroceso, espera a que todo esté despejado y luego transmite.

En un estadio abarrotado, un aeropuerto ocupado o un tren lleno con cientos, incluso miles, de usuarios finales que intentan transmitir video al mismo tiempo, el sistema pierde eficiencia y el rendimiento sufre.

La buena noticia es que 802.11ax promete un rendimiento mejorado, cobertura extendida y una mayor duración de la batería. 802.11ax puede entregar una única transmisión a 3.5Gbps, y con la nueva tecnología de multiplexación tomada del mundo de LTE celular, puede entregar cuatro transmisiones simultáneas a un solo punto final para un ancho de banda teórico total de unos asombrosos 14Gbps.

¿Cómo funciona 802.11ax?
El estándar 802.11ax toma una variedad de técnicas inalámbricas bien entendidas y las combina de una manera que logra un avance significativo sobre estándares previos, pero mantiene compatibilidad con 802.11ac y 802.11n.

802.11ax ofrece un aumento de casi 40 por ciento en el rendimiento puro gracias a la modulación QAM de orden superior, que permite que se transmitan más datos por paquete. También logra una utilización del espectro más eficiente. Por ejemplo, 802.11ax crea canales más amplios y divide esos canales en subcanales más estrechos. Esto aumenta la cantidad total de canales disponibles, lo que facilita que los puntos finales encuentren una ruta clara hacia el punto de acceso.

Cuando se trata de descargas desde el punto de acceso hasta el usuario final, los primeros estándares de Wi-Fi solo permitían una transmisión a la vez por punto de acceso. La versión Wave 2 de 802.11ac comenzó a usar Multi-User, Multi-Input, Multiple Output (MU-MIMO), que permitió a los puntos de acceso enviar hasta cuatro transmisiones simultáneamente. 802.11ax permite ocho transmisiones simultáneas y hace uso de tecnología de formación de haz explícita para apuntar esas transmisiones con mayor precisión a la antena del receptor.

Lo que es más importante aún, 802.11ax se conecta a la CPU en MU-MIMO con una tecnología de estación base celular LTE llamada Acceso múltiple por división ortogonal de frecuencia (OFDMA). Esto permite que cada flujo MU-MIMO se divida en cuatro flujos adicionales, aumentando cuatro veces el ancho de banda efectivo por usuario.

¿En qué se diferencia 802.11ax de 802.11ac?
802.11ac opera solo en el rango de 5Ghz, mientras que 802.11ax opera en los rangos de 2.4Ghz y 5Ghz, creando así más canales disponibles. Por ejemplo, los primeros chipsets admiten un total de 12 canales, ocho en el rango de 5Ghz y cuatro en el rango de 2.4Ghz.

Con 802.11ac, MU-MIMO está limitado a las transmisiones de enlace descendente solamente. 802.11ax crea MU-MIMO dúplex completo de forma que con el enlace descendente MU-MIMO un punto de acceso puede transmitir simultáneamente a múltiples receptores y con el enlace ascendente MU-MIMO, un punto extremo puede recibir simultáneamente desde múltiples transmisores.

802.11ax admite hasta ocho transmisiones MU-MIMO a la vez, de cuatro con 802.11ac. OFDMA es nuevo con 802.11ax, al igual que muchas otras tecnologías, como el acceso aleatorio basado en disparadores, la fragmentación dinámica y la reutilización de frecuencias espaciales, todo con el objetivo de mejorar la eficiencia.
Finalmente, 802.11ax presenta una tecnología llamada "tiempo de activación objetivo" para mejorar la eficiencia de activación y suspensión en teléfonos inteligentes y otros dispositivos móviles. Se espera que esta tecnología mejore significativamente la duración de la batería.

¿Cuándo veremos los productos 802.11ax?
Quantenna Communications fue la primera en tener producto en octubre de 2016. El chipset admite ocho transmisiones de 5 GHz y cuatro de 2.4 GHz. En enero de 2017, Quantenna agregó un segundo conjunto de chips a su cartera con soporte para cuatro transmisiones en ambas bandas. Otros proveedores de chipset Wi-Fi han seguido su ejemplo. Qualcomm anunció el primer 802.11ax a principios de 2017, seguido de Broadcom y Marvell.

El primer router 802.11ax fue presentado por Asus en agosto pasado. Utilizando el silicio Broadcom, el enrutador Asus tiene 4 × 4 MIMO en ambas bandas y logra un rendimiento máximo de 1.1 Gbps en 2.4 GHz y 4.8 Gbps en 5 GHz.

Huawei ha anunciado un punto de acceso 802.11ax que utiliza 8 × 8 MIMO y se basa en hardware de Qualcomm. Y en enero, Aerohive Networks anunció su primera familia de puntos de acceso 802.11ax basados ​​en chipsets Broadcom. Se espera que estos comiencen a enviarse a mediados de 2018.

El IEEE aprobó 802.11n en 2007 y 802.11ac en 2013, por lo que se mantienen en el intervalo de seis años cuando se trata de 802.11ax. Se espera que se publique un borrador del estándar 802.11ax en el primer trimestre de 2018, y el estándar final finalizará en el primer trimestre de 2019.

La certificación Wi-Fi provisional del equipo 802.11ax por Wi-Fi Alliance comenzará en el cuarto trimestre de este año, y se espera que la producción en volumen de productos 802.11ax aumente el año próximo.

En términos de adopción masiva, probablemente estamos hablando de 2020, pero los ejecutivos de TI con visión de futuro, especialmente aquellos que ejecutan redes Wi-Fi de alta densidad, deberían lanzar proyectos piloto 802.11ax este año.