WiFis Future:Examinando 802.11ad, 802.11ah HaLow (y otros)

En solo 15 años, WiFi ha evolucionado de una tecnología lenta a una que es robusta y versátil. Y debido a que ahora juega un papel integral en la vida de cientos de millones de personas, se está mejorando casi constantemente. Pero, ¿estos cambios traerán consigo las dos cosas más importantes que buscan los consumidores y las empresas: rango y velocidad ?

Hay tres estándares WiFi adoptados recientemente que se han creado para alcanzar estos objetivos. Pero antes de examinar más de cerca estos estándares, retrocedamos y revisemos brevemente el historial de estándares IEEE. El Instituto de Ingenieros Electrónicos y Electrónicos es una asociación profesional que actúa como autoridad para la comunicación electrónica. El IEEE crea estándares y protocolos para la comunicación en industrias como las telecomunicaciones y la tecnología de la información. Cada estándar que ratifica el IEEE se designa con un número único. 802 es el prefijo utilizado para cualquier protocolo o enmienda que implique redes de área. Por ejemplo, los estándares para las redes de área local (LAN) Ethernet están designados por 802.3, y las redes de área personal (PAN) Bluetooth están designadas por 802.15. Las LAN inalámbricas, el tema de este artículo, están designadas por 802.11.

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En 1997, el IEEE lanzó el estándar básico para las comunicaciones de la red de área local inalámbrica (WLAN), al que llamaron 802.11. En los años siguientes, se realizaron muchas enmiendas a esta norma.

Aquí nos centraremos en tres opciones de redes WiFi creadas recientemente:

• 802.11ah (HaLow) , creado para sensores y controladores de largo alcance y baja velocidad de datos.
• 802.11af , creado para aplicaciones similares a HaLow. (Esta opción de red se basa en espectros de TV no utilizados en lugar de bandas de 2,4 GHz o 5 GHz para la transmisión).
• 802.11ad , creado para velocidades multigigabit (sin cables) y redes de alto rendimiento.

Después de una completa introducción a estos tres estándares, revisaremos el resto de la familia 802.11.

802.11ah (HaLow) —2016

La mayoría de los estándares WiFi, incluidos A, B, G, N y AC, funcionan a 2,4 GHz o 5 GHz. Y con esta velocidad de datos relativamente alta, se obtiene una menor sensibilidad. Por lo tanto, si tiene un termostato con conexión WiFi en el segundo piso de su edificio y un enrutador WiFi en el sótano, el termostato podría realmente tener dificultades para conectarse si está usando 802.11n tradicional.

Para aumentar el rango relativamente corto de WiFi, específicamente para sensores de IoT que no requieren altas velocidades de datos, se introdujo 802.11ah. HaLow (como se le conoce) es una red WiFi de 900 megahertz, diseñada para la transmisión de datos de largo alcance .

Teóricamente, HaLow también aborda el bajo consumo de energía . Por ejemplo, HaLow usa el tiempo de activación objetivo para reducir la cantidad de energía que un dispositivo necesita para permanecer conectado a la red. Para ello, los dispositivos se activan durante períodos muy breves a intervalos definidos, por ejemplo, durante milisegundos cada 15 segundos, para aceptar mensajes. Esto es similar en concepto a cómo funciona eDRX para ayudar a LTE-M a ahorrar energía.

Quién podría usar HaLow:

• Empresas que utilizan tecnología a nivel de sensor que debe estar habilitada para Wi-Fi.

Beneficios:

• Penetra a través de paredes y obstrucciones mejor que las redes de alta frecuencia como 802.11ad, que analizaremos a continuación.
• Es ideal para datos breves y con ráfagas que no consume una gran cantidad de energía y necesita viajar largas distancias; piense en aplicaciones de edificios inteligentes, como iluminación inteligente, HVAC inteligente y sistemas de seguridad inteligentes. También funcionaría para aplicaciones de ciudades inteligentes, como estacionamientos y parquímetros.

Caídas:

• No existe un estándar global para 900 MHz. En este momento, el 80% del mundo utiliza WiFi de 2,4 GHz, lo que significa que puede conectarse en estas bandas estándar globales en cualquier parte del mundo. Pero debido a que no existe un estándar global para 900 MHz, HaLow está muy centrado en EE. UU.
• AH está disponible, pero no se está utilizando . HaLow se lanzó en 2016, pero actualmente no hay un solo producto en el mercado que utilice este estándar. Esto puede deberse en parte a la falta de un estándar global, pero probablemente también se deba al hecho de que existen tecnologías competidoras en el mercado que abordan mejor las necesidades de IoT. Por ejemplo, Symphony Link tiene una velocidad de datos aún más baja, lo que aumenta el presupuesto del enlace. Esto significa que obtendrá una mejor penetración de la que teóricamente podría obtener con 802.11ah. Symphony Link y tecnologías similares tampoco tienen casi la misma sobrecarga de IP. HaLow debe admitir el tráfico IP, pero Symphony puede abordar el tráfico TCP / IP a través del aire.

802.11af (AF) —2014

802.11af utiliza frecuencias de espectro de televisión no utilizadas (es decir, "espacios en blanco") en UHF y VHF para transmitir información. Debido a esto, se ganó el apodo de "White-Fi". Debido a que estas frecuencias están entre 54 MHz y 790 MHz, AF se puede utilizar para rango de área amplia y baja potencia, como HaLow.

802.11af se lanzó en 2014, pero nunca despegó realmente por varias razones. Primero, hay muchas complejidades en torno a la geolocalización. Por ejemplo, si se encuentra en California, es posible que se le permita usar un determinado canal UHF porque está disponible en su área, pero si viaja a D.C. e intenta usar el mismo canal, es posible que una emisora ​​allí ya posea la licencia. Además, las interfaces de radio deben diseñarse y filtrarse específicamente para que funcionen en cientos de MHz de espectro UHF. Esto significa que nunca podrá comprar equipos que puedan acceder a todos estos canales sin pagar cientos o miles de dólares.

Quién podría usarlo:

• Organizaciones que necesitan redes inalámbricas de largo alcance.

Beneficios:

• Debido a que AF puede utilizar varios canales de TV no utilizados a la vez, funciona bien para dispositivos de muy largo alcance —Potencialmente hasta varias millas — con altas velocidades de datos.

Caídas:

• Requiere hardware costoso y específico para bandas.
• Los canales de "espacios en blanco" no están disponibles en todas partes, especialmente en las grandes ciudades.
• Al igual que HaLow, 802.11af no es un estándar global :Es específico para EE. UU. Y Canadá. Y debido a que la certificación del espectro es un proceso de país por país, no es probable que los fabricantes de dispositivos agreguen AF a sus dispositivos a menos que tengan que hacerlo.

802.11ad (AD) —2012

802.11ad no podría ser más diferente de AH. Si bien AH es una opción potencial de red de área amplia y de bajo consumo (LPWAN), AD es una red WiFi de 60 GHz ideal para muy alta velocidad de datos muy comunicaciones de corto alcance. De hecho, AD está destinado a ser un reemplazo de fibra óptica que puede alcanzar velocidades 50 veces más rápidas que 802.11n.

AD no ha despegado simplemente porque tiene un mercado tan estrecho. No muchas personas requieren velocidades de varios gigabits en redes muy pequeñas excepto aquellos que necesitan transmitir video sin procesar de forma inalámbrica.

Quién podría usarlo:

• Organizaciones de nivel empresarial que necesitan ancho de banda extendido con dispositivos de muy corto alcance, como transmisión inalámbrica de video sin procesar.

Beneficios:

• Bueno para comunicaciones y transferencias de archivos de alta velocidad de datos. A 8 Gbps, AD es 50 veces más rápido que 802.11n (que se consideraba el protocolo más rápido hasta el momento cuando se introdujo en 2007). De hecho, este protocolo es tan rápido que, según este artículo de Fast Company, AD tiene el potencial de "habilitar una clase completamente nueva de dispositivos", como "discos duros inalámbricos que se sienten tan rápidos como los conectados localmente".

Caídas:

• Los chips son muy costosos de fabricar , lo que hace que esta sea una configuración costosa.
• AD proporciona un alcance muy corto . Cuando tienes un de verdad Las comunicaciones de alta frecuencia como 60 GHz y de corto alcance son ideales. Esto no es un problema si tiene el enrutador a su lado. Pero si va a atravesar paredes, necesitará enrutadores adicionales.
• AD no es un estándar internacional reconocido .

• Hay muy poca necesidad del tipo de velocidad que ofrece 802.11ad. En su mayor parte, el video altamente comprimido enviado a través de WiFi normal (es decir, como lo hacen Apple Video y Chromecast) es lo suficientemente bueno para la mayoría de los consumidores.

Enmiendas 802.11 pasadas y actuales adicionales

Gráfico cortesía de Microwaves &RF

802.11a (1990): “WiFi A”, también conocida como forma de onda OFDM (multiplexación por división de frecuencia ortogonal), fue la primera enmienda, que se produjo dos años después de que se completara el estándar. Esta enmienda definió extensiones de banda de 5 gigahercios, lo que hizo que WiFi A fuera más flexible (dado que el espacio de 2.4 GHz estaba lleno de teléfonos domésticos inalámbricos, monitores para bebés, microondas y más).

802.11b (2000): Como uno de los primeros protocolos ampliamente utilizados, "WiFi B" tenía un rango y una velocidad de transferencia mejorados sobre 802.11a, pero es muy lento para los estándares actuales (con un máximo de 11 Mbps). Extensiones de banda de 2,4 GHz definidas por 802.11b. Este protocolo todavía es compatible (el 80% de WiFi funciona con 2,4 GHz), pero la tecnología ya no se fabrica porque ha sido reemplazada por opciones más rápidas.

802.11g (2003): “WiFi G” salió al mercado tres años después de B, ofreciendo aproximadamente cinco veces la tasa de transferencia, a 54 Mbps. Definió extensiones de banda de 2,4 GHz a una velocidad de datos más alta. Su principal beneficio fue una mayor velocidad, que era importante para los consumidores. Sin embargo, hoy en día, estas velocidades no son lo suficientemente rápidas para mantenerse al día con la cantidad promedio de dispositivos habilitados para WiFi en un hogar o con una gran cantidad de dispositivos inalámbricos.

802.11n (2007): “WiFi N” ofreció otra mejora drástica en la velocidad de transferencia (300-450 Mbps, dependiendo del número de antenas) y alcance. Este fue el primer protocolo principal que funcionó en 2,4 GHz y 5 GHz. Estas tasas de transferencia permitieron que se transmitieran grandes cantidades de datos más rápido que nunca.

802.11ac (2013): En 2013, se introdujo "WiFi AC". AC fue el primer paso en lo que se considera "Gigabit WiFi", lo que significa que ofrece velocidades de casi 1 gbps, lo que equivale a 8000 mbps. Eso es aproximadamente 20 veces más potente que 802.11n, lo que lo convierte en un protocolo importante y ampliamente utilizado. La CA funciona en una banda de 5 GHz, lo cual es digno de mención:debido a que se usa menos, tendrá una ventaja en lo que respecta a la velocidad, aunque la frecuencia más alta y la tasa de modulación más alta significan que el rango es más limitado. En 2016, se realizaron enmiendas a AC para mejorar su desempeño.

¿Hacia dónde ves el rumbo de WiFi?

Hace dos años, creíamos que HaLow, AD y AF eran una clara evidencia de que WiFi había experimentado una transformación espectacular, pero también esperábamos que los tres protocolos se usaran ampliamente después de su lanzamiento. Resulta que su adopción ha sido de baja a inexistente. El IEEE todavía revisa las enmiendas al protocolo 802.11 con regularidad, por lo que estamos interesados ​​en ver qué sucede en los próximos años.