Las 7 principales novedades tecnológicas del Wi-Fi 7

En septiembre de 2020 celebramos el 30.º aniversario del proyecto IEEE 802.11 que cambió la forma en que nos conectamos. Actualmente, Wi-Fi, definido por un conjunto de estándares IEEE 802.11, es la tecnología inalámbrica más popular para transmitir datos. Wi-Fi transmite más de la mitad del tráfico de usuarios. Si bien la tecnología celular cambia de nombre cada década (de 4G a 5G), para los usuarios de Wi-Fi, el cambio a velocidades de datos más altas llega con poca o ninguna advertencia. Solo un puñado de clientes se preocupa por las letras “n”, “ac” o “ax” después de “802.11” en las cajas de productos electrónicos de consumo. Pero eso no significa que Wi-Fi no esté evolucionando. Desde el primer IEEE 802.11 con una velocidad de 2 Mbps en 1997, Wi-Fi 6 ahora tiene velocidades de casi 10 Gbps. Obviamente, Wi-Fi 7 será más rápido.

Además de la pista principal de LAN inalámbrica de alta velocidad, la evolución de Wi-Fi también incluye varios proyectos de nicho. Por ejemplo, Wi-Fi HaLow (802.11ah) trae Wi-Fi al mercado de IoT inalámbrico. mmWave Wi-Fi (802.11ad/ay) admite velocidades de datos nominales de hasta 275 Gbps a expensas de un rango muy bajo.

En mayo de 2019, Task Group BE (TGbe) comenzó a trabajar en una nueva revisión del estándar de Wi-Fi. Pudieron aumentar el rendimiento nominal a más de 40 Gbps en canales de ≤7 GHz. También proporcionaron soporte para aplicaciones en tiempo real (RTA). Además de aumentar la velocidad de los datos y reducir la latencia, estas funciones replantean los conceptos básicos del funcionamiento de Wi-Fi. En este artículo, echamos un vistazo a las siete principales tendencias tecnológicas que ofrece Wi-Fi 7.

Las mejores innovaciones Wi-Fi

El proyecto 11be contiene metas muy altas para velocidades de datos mejor calificadas. También apunta a una alta eficiencia espectral, así como baja interferencia y soporte RTA. Para lograr estos objetivos, el grupo de trabajo 802.11 discutió 500 propuestas de varios sectores. Estos campos se convertirán en las siete principales innovaciones de Wi-Fi 7.

1) PHY EHT

Se aprobó Wi-Fi 7 para extender el PHY del estándar Wi-Fi más antiguo al duplicar el ancho de banda y la cantidad de SS en MU-MIMO. Esto aumenta el rendimiento nominal en 2 x 2 = 4 veces. El PHY también ofrece MCS de mayor velocidad usando 4K-QAM. Esto da como resultado un aumento del 20% en el rendimiento nominal.

Por lo tanto, Wi-Fi 7 ofrecerá hasta 2 × 2 × 1,2 = 4,8 veces la tasa de datos nominal en comparación con los 9,6 Gbps de Wi-Fi 6. Esto significa que el rendimiento nominal máximo de Wi-Fi 7 es 9,6 Gbps × 4,8 ≈ 46 Gbps . Además, los principales cambios en el protocolo PHY están relacionados con la generalización de los antiguos encabezados PHY.

2) EDCA con funcionalidad 802 TSN

Para admitir RTA, TGbe revisa los principales resultados de IEEE 802 TSN y analiza cómo mejorar EDCA. Las discusiones en curso en el comité de estándares cubren los procedimientos de retroceso, la CA y las políticas de servicio de paquetes.

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3) OFDMA mejorado

La introducción de OFDMA en 11ax ofrece nuevas oportunidades para optimizar la asignación de recursos. Pero en 11ax, OFDMA no es lo suficientemente flexible. Primero, permite que el AP asigne solo una unidad de recursos (RU) de un tamaño predeterminado a una STA cliente. En segundo lugar, no admite transferencias de enlace directo. Ambos problemas reducen la eficiencia espectral. Además, la inflexibilidad de OFDMA anterior reduce el rendimiento y aumenta la latencia en implementaciones densas. Esto es crítico para RTA. TGbe se ocupa de estos problemas en OFDMA.

4) Operación multienlace

Uno de los principales cambios por los que Wi-Fi 7 es conocido es el soporte nativo para la operación de enlaces múltiples. Esto facilita velocidades de datos enormes y una latencia extremadamente baja. Si bien los conjuntos de chips modernos actualmente pueden usar múltiples enlaces simultáneamente, los enlaces son independientes. Esto limita la eficiencia de esta operación. 11be se esfuerza por encontrar tal nivel de sincronización entre enlaces para permitir un uso eficiente de los recursos del canal y no sufrir interferencias en despliegues densos.

5) Optimización de detección de canales

MU-MIMO y OFDMA de orden superior en canales anchos requieren dispositivos para intercambiar grandes cantidades de información de estado del canal. La gran sobrecarga incurrida por el proceso de sondeo anula las ganancias que escalaría el PHY que proporcionaría en el papel. Por lo tanto, se ha prestado mucha atención a los métodos que pueden reducir la sobrecarga de sonido del canal.

6) Tecnología PHY avanzada para mejorar la eficiencia espectral

Antes de la introducción de TGbe, el grupo de trabajo 802.11 había discutido varias técnicas PHY avanzadas que deberían permitir un crecimiento tremendo. Aunque la solicitud de repetición automática híbrida (HARQ), la operación FD y el acceso múltiple no ortogonal (NOMA) se han estudiado ampliamente en la literatura, no está claro si las ganancias que ofrecen estas técnicas son lo suficientemente altas como para compensar los cambios necesarios. Mientras trabajaba en la versión 1, TGbe se centró en funciones directas de alta prioridad. Después del trabajo, el grupo no tiene ninguna duda de que la comunidad tiene tiempo para seguir evaluando HARQ, NOMA y FD en un entorno Wi-Fi.

7) Cooperación multi-AP

Otra innovación importante que trajo consigo 11be es la cooperación multi-AP. El grupo de trabajo 802.11 tiene la principal preocupación de distribuir completamente la coordinación entre los puntos de acceso vecinos. Si bien muchos proveedores tienen sus propios controladores centrales para redes Wi-Fi empresariales, esos controladores tienen una capacidad limitada para configurar parámetros a largo plazo y selección de canales. TGbe discutió una cooperación más estrecha entre los AP vecinos. Esto incluye programación coordinada, formación de haces e incluso sistemas MIMO distribuidos.

Conclusión

Los cambios en el estándar 802.11be son el próximo hito en la historia de éxito a largo plazo de Wi-Fi. Su capacidad principal es ofrecer alto rendimiento y soporte para aplicaciones en tiempo real. Aunque el proceso de crecimiento del estándar aún está en pañales, ya podemos esbozar la tecnología futura y señalar sus ventajas y desventajas, así como las preguntas abiertas.

En teoría, solo se pueden lograr velocidades de datos nominales más altas y latencias más bajas mediante el uso de la primera innovación: el EHT PHY. Sin embargo, en la práctica, EHT PHY por sí solo no puede proporcionar ganancias de alto rendimiento y latencia a los usuarios finales. Esto se debe a su espectro sin licencia, interferencia y gran sobrecarga. Por eso, además del EHT PHY, TGbe habla de otras seis innovaciones Wi-Fi 7.

EDCA modificado e Extensión OFDMA proporcionará apoyo para RTA. Además, OFDMA se volverá más flexible para aumentar la eficiencia espectral. La operación multienlace en el estándar Wi-Fi aumentará la flexibilidad en el uso de recursos. También proporcionará un enfoque alternativo para aumentar la productividad. Los métodos PHY avanzados como HARQ, NOMA y FD pueden mejorar la eficiencia espectral, al igual que varios métodos de cooperación multi-AP.