REDES INALAMBRICAS
TEMA III
Estándares
DE RF
Documento Base
CCNA Wireless 200-355 Official Cert Guide
Cuerpos reguladores
El espectro de frecuencia completo está compuesto por todas las frecuencias posibles, desde muy bajas hasta rayos cósmicos. La parte del espectro que se puede utilizar para la comunicación por radio, la porción de radiofrecuencia (RF), varía de aproximadamente 3 kHz a 300 GHz. Las frecuencias dentro del espectro de RF están disponibles porque existen en todas partes, pero no sería aconsejable utilizar ninguna frecuencia a voluntad. Por ejemplo, supongamos que alguien decide configurar un transmisor de radio para transmitir una señal en 123.45 MHz. A menos que otras personas conozcan la frecuencia del transmisor y tengan receptores de radio que puedan sintonizar esa frecuencia, nadie podrá recibir la señal. Aún más, una entidad podría usar una frecuencia para un propósito específico, mientras que otra entidad podría tratar de usar la misma frecuencia para un propósito diferente. Para mantener el espectro de RF organizado y abierto para un uso justo, se formaron organismos reguladores.
UIT-R
Un organismo regulador de las telecomunicaciones regula o decide qué parte del espectro de RF se puede usar para un propósito particular, además de cómo se puede usar. Un país puede tener su propio organismo regulador que controla el uso del espectro de RF dentro de sus fronteras, pero las señales de RF pueden ser de mayor alcance que eso. Por ejemplo, un propósito para las estaciones de radio de onda corta es transmitir desde un país alrededor de la tierra para llegar a otros países. De manera similar, un fabricante de radio podría vender su equipo a nivel internacional, donde se podría usar un transmisor o receptor en cualquier ubicación global. Para proporcionar una jerarquía para gestionar el espectro de RF a nivel mundial, las Naciones Unidas crearon el Sector de Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-R; http: // www.itu.int). El UIT-R mantiene asignaciones de espectro y frecuencia en tres regiones distintas:
■ Region 1: Europe, Africa, and Northern Asia ■ Region 2: North and South America
■ Region 3: Southern Asia and Australasia
país no interfieran con las señales de otro país. También intenta determinar los usos esperados de cada segmento del espectro. El UIT-R incluso realiza un seguimiento de las órbitas y frecuencias de los satélites geoestacionarios para que las señales de los satélites de un país no interfieran perjudicialmente con las de otro país. La mayoría de las bandas en el espectro de RF están estrictamente reguladas, lo que requiere que solicite una licencia de un organismo regulador antes de usar una frecuencia específica.
Los organismos reguladores generalmente determinan el tipo de emisión permitida y establecen límites sobre cosas como la fuente de emisión y la energía. Las bandas con licencia pueden parecer restrictivas, por una buena razón: la interferencia "perjudicial" o disruptiva se mantiene al mínimo porque las frecuencias están reservadas para transmisores, propósitos y ubicaciones aprobados. Para usar una frecuencia en una banda con licencia, alguien debe enviar una solicitud a un organismo regulador que rige el uso de la frecuencia en un país determinado, esperar la aprobación y cumplir con las restricciones que se imponen.
En contraste, el UIT-R asignó los siguientes dos rangos de frecuencia específicamente para aplicaciones industriales, científicas y médicas (ISM). Aunque también hay otras bandas ISM, principalmente hay dos que se aplican a las LAN inalámbricas:
2.400 a 2.500 GHz 5.725 a 5.825 GHz
Los propósitos de estas bandas son amplios y el acceso está abierto a cualquier persona que quiera usarlos. En otras palabras, las bandas ISM no tienen licencia y no se necesita registro ni aprobación para transmitir en una de las frecuencias.
permanecer dentro de un rango de frecuencia aprobado y transmitir dentro de una potencia máxima aprobada.
FCC
En los Estados Unidos, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC; http://www.fcc.gov) regula las frecuencias de RF, los canales y la potencia de transmisión. Algunos otros países también eligen seguir las reglas de la FCC. Además de la banda ISM de 2.4–2.5 GHz asignada por el ITU-R, la FCC ha asignado el espacio de frecuencia de la Infraestructura de Información Nacional sin Licencia (U-NII) en la banda de 5 GHz para uso de LAN inalámbrica. U-NII es en realidad cuatro separados sub-bandas, como sigue:
U-NII-1 (Band 1): 5.15 to 5.25 GHz U-NII-2 (Band 2): 5.25 to 5.35 GHz
U-NII-2 Extended (Band 3): 5.47 to 5.725 GHz
U-NII-3 (Band 4): 5.725 to 5.825 GHz (also allocated as ISM
Consejo Mientras lee y trabaja con las bandas de 5 GHz, tenga en cuenta que puede ver varias formas de los nombres de las bandas. Por ejemplo, la banda de 5.15–5.25-GHz a menudo se menciona con nombres como U-NII-1, UNII-1, U-NII Low, y así sucesivamente.
Todos los equipos de transmisión deben ser aprobados por la FCC antes de que puedan venderse a los usuarios. Para las bandas sin licencia de 2.4 y 5 GHz, la FCC requiere límites estrictos a la potencia radiada isotrópica efectiva (EIRP). Recuerde del Capítulo 1, “Señales y modulación de RF”, que el EIRP es el nivel de potencia neta que se transmite desde una antena que está conectada a un transmisor.
Debe conocer los límites de EIRP y asegurarse de que su equipo de LAN inalámbrica no exceda los límites. Si la FCC tiene que aprobar los transmisores inalámbricos, puede parecer lógico que la EIRP máxima del equipo también tenga que ser aprobada. ¿Por qué usted, como usuario inalámbrico, debe preocuparse por mantenerse dentro de los límites? Algunos transmisores se venden sin antenas, por lo que puede comprar e instalar los suyos. Sin considerar el límite de EIRP, puede elegir una antena que tenga demasiada ganancia, lo que elevaría demasiado la EIRP.
Cisco utiliza una variante del conector roscado Neill-Concelman (TNC) en su equipo. El conector TNC de polaridad inversa (RP-TNC) es idéntico al TNC, pero tiene partes macho y hembra invertidas para que las antenas con conectores TNC no puedan conectarse. La Figura 2-1 muestra la versión macho del conector TNC y RP-TNC regular uno al lado del otro.
En la práctica, puede encontrar todo tipo de antenas de una amplia variedad de fabricantes que tienen conectores RP-TNC. En otras palabras, no puede depender de la FCC y el conector RP-TNC para limitar la EIRP de su equipo inalámbrico; Tienes que hacerlo tú mismo.
Los transmisores en la banda de 2.4 GHz se pueden usar en interiores o exteriores. La potencia emitida en el transmisor debe limitarse a 30 dBm y la PIRE a 36 dBm. Se supone una ganancia de antena de +6 dBi. Sin embargo, existe cierta flexibilidad de acuerdo con las dos reglas siguientes, en función de la propagación prevista de la señal:
■ Enlaces punto a multipunto: donde la señal transmitida se propaga en todas las direcciones, puede realizar ajustes de acuerdo con una regla 1: 1. Por cada dBm que elimine del transmisor, se puede agregar un dBi a la ganancia de la antena, siempre que el PIRE no sea mayor de 36 dBm.
antena. El EIRP resultante puede superar los 36 dBm pero no puede ser superior a 56 dBm.
Los transmisores en las bandas de 5 GHz deben seguir los límites de la FCC enumerados en la Tabla 2-2. En cada una de las bandas U-NII, puede realizar ajustes de potencia de acuerdo con la regla 1: 1. Tenga en cuenta que la banda U-NII-1 es la única restringida para uso en interiores.
Normalmente, los transmisores que operan en cualquiera de las bandas sin licencia de 2.4 y 5 GHz deben soportar cualquier interferencia causada por otros transmisores. La FCC requiere una excepción en las bandas extendidas NII-2 y U-NII-2: cuando se detecta una señal de un dispositivo aprobado, como un radar militar o meteorológico, en una frecuencia, todos los demás transmisores deben salir de El camino a una frecuencia diferente. Esto se conoce como selección de frecuencia dinámica (DFS).
ETSI
En Europa y varios otros países, el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI; http://www.etsi.org) regula el uso del transmisor de radio. Al igual que la FCC, el ETSI permite el uso de LAN inalámbricas en el ISM de 2.4 GHz y la mayoría de las mismas bandas NII de 5 GHz; sin embargo, la banda U-NII-3 es una banda con licencia y no se puede usar.
Las regulaciones de ETSI también incluyen DFS, que requiere que los transmisores de LAN inalámbrica se muevan a una frecuencia aleatoria después de detectar una señal de radar.
Otros organismos reguladores
El uso de equipos de LAN inalámbrica también está regulado fuera de las Américas y Europa. ¿Cada país tiene su propio conjunto de regulaciones? No necesariamente; un país puede tener el suyo o puede adherirse a todas o parte de las regulaciones de un organismo regulador más grande y establecido. Los países que usan un conjunto común de regulaciones de RF se conocen como un dominio regulador.
Por ejemplo, un dispositivo inalámbrico Cisco que sea compatible con el dominio regulador estadounidense también se puede usar en Canadá, muchos países de América Latina y del Sur, y en Filipinas. Cisco fabrica dispositivos inalámbricos para su uso en al menos 13 dominios reguladores diferentes.
La operación básica de LAN inalámbrica es idéntica en todos los dominios, pero los rangos de frecuencia, los canales y las potencias máximas de transmisión pueden diferir.
Organismo de normas IEEE
Para pasar datos por un enlace inalámbrico, se deben definir y estandarizar muchos parámetros. Las LAN inalámbricas rara vez incluyen un solo transmisor y receptor; normalmente, muchos dispositivos deben competir por el uso de tiempo aire en una frecuencia. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE; http://ieee.org) mantiene los estándares de la industria que se utilizan para LAN inalámbricas, entre muchos otros.
El IEEE es una organización profesional compuesta por ingenieros de todo el mundo. Está organizado como una colección de "sociedades" que se centran en áreas particulares de ingeniería. Por ejemplo, la IEEE Computer Society desarrolla y mantiene estándares sobre una variedad de temas relacionados con la informática, incluidas las LAN inalámbricas y Ethernet.
medida que explore la parte de los estándares 802 que están dedicados a las LAN inalámbricas, descubrirá que se centran en acceder a los medios de RF compartidos (capa física o capa 1) y en enviar y recibir tramas de datos (capa de enlace de datos o capa 2) .
Para desarrollar estándares de redes, el IEEE se organiza en grupos de trabajo, que tienen una membresía abierta. A cada grupo de trabajo se le asigna un número de índice que se agrega al número de familia de estándares 802. Por ejemplo, 802.1 se refiere al primer grupo de trabajo, que desarrolló estándares para el puente de red. La Tabla 2-4 enumera algunos grupos de trabajo 802 familiares. Observe que el undécimo grupo de trabajo, 802.11, es responsable de los estándares de LAN inalámbrica que utilizan Cisco, muchos otros proveedores inalámbricos y usuarios como usted.
A medida que se necesita una nueva mejora o la tecnología avanza, un grupo de estudio (SG) investiga el tema para ver si se necesita una enmienda al estándar 802.11. Cada vez que se necesita una nueva enmienda, se forma un nuevo grupo de trabajo (TG) para colaborar y desarrollarlo. A los grupos de tareas se les asigna una letra de sufijo en orden alfabético. Por ejemplo, a medida que se introducen enmiendas, sus nombres se convierten en 802.11a, 802.11b, 802.11c, etc. Si hay
suficientes enmiendas para llegar a la letra z, las enmiendas posteriores reciben un sufijo de dos letras, comenzando con la letra a seguida de las letras a hasta la z. Al momento de escribir esto, el grupo de trabajo 802.11 había asignado las enmiendas 802.11aa a 802.11ay.
Una vez que se completa un borrador de enmienda, debe ser votado y ratificado. En ese punto, los fabricantes pueden comenzar a construir productos que operan de acuerdo con todo o parte del estándar. Por ejemplo, cuando se finalizó y publicó la enmienda 802.11n, las nuevas características de 802.11n se agregaron a muchos dispositivos LAN inalámbricos.
A veces, una enmienda tarda mucho tiempo en pasar por los procesos de desarrollo, votación y aprobación final, por lo que muchos fabricantes decidirán avanzar e implementar el borrador de enmienda en sus productos antes. Por lo general, un fabricante debe decidir si el borrador de enmienda es lo suficientemente estable como para implementarlo en el hardware del dispositivo o si es probable que reciba cambios drásticos antes de ser ratificado. Este escenario ocurrió con la enmienda 802.11n. Muchos fabricantes ofrecieron implementaciones tempranas como productos "compatibles con el borrador N", que pueden o no haber sido compatibles con productos similares de otros fabricantes.
Los estándares 802.11 generalmente tienen el año en que fueron ratificados agregados a sus nombres. Por ejemplo, el estándar 802.11 original se emitió en 1997, por lo que ahora se conoce como 802.11-1997. Del mismo modo, el nombre 802.11a-1999 significa que la enmienda 802.11a fue ratificada en 1999.
Antes de 802.11n, los dispositivos inalámbricos usaban un solo transmisor y un solo receptor. En otras palabras, los componentes formaron una radio, dando como resultado una sola cadena de radio. Esto también se conoce como un sistema de entrada única, salida única (SISO). El secreto del mejor rendimiento de 802.11n es su uso de múltiples componentes de radio, formando múltiples cadenas de radio. Por ejemplo, un dispositivo 802.11n puede tener múltiples antenas, múltiples transmisores y múltiples receptores a su disposición. Esto se conoce como un sistema de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO).
hasta un máximo de cuatro (4 × 4). La Figura 2-5 compara el dispositivo tradicional SISO 1 × 1 con los dispositivos MIMO 2 × 2 y 2 × 3.
Las múltiples cadenas de radio se pueden aprovechar de varias maneras. De hecho, 802.11n tiene un amplio conjunto de características que pueden hacer que muchos aspectos de la comunicación inalámbrica sean más eficientes. Debe estar familiarizado con las siguientes características que mejoran el rendimiento:
■ Agregación de canales ■ Multiplexación espacial (SM) ■ Eficiencia de la capa MAC
También debe familiarizarse con las siguientes características que mejoran la confiabilidad de las señales de RF 802.11n:
■ Transformación de haz (T × BF)
■ Combinación de relación máxima (MRC)
Cada una de estas características se describe en las secciones siguientes. Agregación de canales Normalmente, un dispositivo LAN inalámbrico 802.11a o 802.11g tiene un transmisor y un receptor que funcionan solo en un canal de 20 MHz. El transmisor y el receptor se pueden configurar o sintonizar para operar en diferentes canales en una banda, pero solo un canal a la vez. Cada canal OFDM de 20 MHz tiene 48 subportadoras para transportar datos en paralelo.
Los canales agregados siempre deben unir dos canales adyacentes de 20 MHz. La Figura 2-6 muestra una comparación entre dos canales de 20 MHz y un canal de 40 MHz, formado por los canales 36 y 40 en la banda de 5 GHz. Observe que los 2 canales de 0 MHz tienen un espacio silencioso debajo y arriba, lo que proporciona cierta separación entre canales. Cuando dos canales de 20 MHz están agregados o unidos, el espacio silencioso debajo y arriba permanece, separando los canales de 40 MHz entre sí. Sin embargo, el espacio silencioso que solía sentarse entre los dos canales de 20 MHz se puede usar para subportadoras adicionales en el canal de 40 MHz, para un total de 108. A medida que se utilizan más subportadoras, se pueden transportar más datos a lo largo del tiempo.
Cuando se agregan canales, el número total de canales disponibles en una banda disminuye. Por ejemplo, la banda de 5 GHz está compuesta por 23 canales de 20 MHz no superpuestos. Si se utilizan canales agregados de 40 MHz, solo serían posibles 11 canales no superpuestos. Eso todavía ofrece muchos canales para trabajar.
canales de 40 MHz. Por lo tanto, no se recomienda la agregación de canales y normalmente no se intenta en ningún canal de 2.4 GHz.
Multiplexación espacial
La agregación de canales de multiplexación espacial puede duplicar el
rendimiento al duplicar el ancho del canal, todo con una sola cadena de radio. Un dispositivo 802.11n puede tener múltiples cadenas de radio en espera de ser utilizadas. Para aumentar aún más el rendimiento de datos, los datos se pueden multiplexar o distribuir a través de dos o más cadenas de radio, todas operando en el mismo canal, pero separadas a través de la diversidad espacial.
Los dispositivos 802.11n vienen con una variedad de capacidades MIMO. Idealmente, dos dispositivos deberían admitir un número idéntico de flujos espaciales para multiplexar y demultiplexar los flujos de datos correctamente. Eso no siempre es posible o incluso probable porque más corrientes espaciales generalmente se traducen en un mayor costo. ¿Qué sucede cuando dos dispositivos tienen compatibilidad de flujo espacial no coincidente? Negocian la conexión inalámbrica informándose mutuamente de sus capacidades. Luego pueden usar el menor número de flujos espaciales que tienen en común, pero un dispositivo de transmisión puede aprovechar un flujo espacial adicional para repetir cierta información para una mayor redundancia.
Eficiencia de capa MAC
Incluso sin múltiples cadenas de radio, 802.11n ofrece algunos métodos importantes para hacer que la comunicación de datos sea más eficiente. Dos de los métodos son los siguientes:
■ Intervalo de protección: a medida que se transmiten los símbolos OFDM, pueden tomar diferentes caminos para llegar al receptor. Si de alguna manera dos símbolos se acercan demasiado, pueden interferir entre sí y corromper los datos recibidos. Esto se conoce como interferencia entre símbolos (ISI). El estándar 802.11 requiere un intervalo de guarda (GI), un período de 800 nanosegundos, entre cada símbolo OFDM que se transmite para proteger contra ISI. Como opción, puede configurar dispositivos 802.11n para usar un intervalo de protección mucho más corto de 400 nanosegundos. Esto permite que los símbolos OFDM se transmitan con mayor frecuencia, aumentando el rendimiento en aproximadamente un 10 por ciento, a expensas de hacer más probable la corrupción de datos.
Transmitir Beamforming
Cuando un transmisor con una sola cadena de radio envía una señal de RF, cualquier receptor presente tiene la misma oportunidad de recibir e interpretar la señal. En otras palabras, el transmisor no hace nada para preferir un receptor sobre otro; cada uno está a merced de su entorno y las condiciones circundantes para recibir un SNR decente.
La enmienda 802.11n ofrece un método para personalizar la señal transmitida para preferir un receptor sobre otros. Al aprovechar MIMO, la misma señal se puede transmitir a través de múltiples antenas para llegar a ubicaciones específicas de clientes de manera más eficiente.
Por lo general, varias señales viajan por caminos ligeramente diferentes para llegar a un receptor, por lo que pueden llegar retrasados y desfasados entre sí. Esto normalmente es destructivo, lo que resulta en una SNR más baja y una señal corrupta. Con la formación del haz de transmisión (T × BF), la fase de la señal se altera a medida que se alimenta a cada antena transmisora para que todas las señales resultantes lleguen en fase a un receptor específico. Esto tiene un efecto constructivo, mejorando la calidad de la señal y la SNR.
La ubicación y las condiciones de RF pueden ser únicas para cada receptor en un área. Por lo tanto, la formación de haces de transmisión puede utilizar la retroalimentación explícita de un dispositivo 802.11n en el extremo más alejado, permitiendo que el transmisor realice los ajustes apropiados a la fase de la señal transmitida. A medida que se recopila información T × BF sobre cada dispositivo remoto, un transmisor puede mantener una tabla de los dispositivos y los ajustes de fase para que pueda enviar dinámicamente transmisiones enfocadas a cada uno. Aunque el proceso de retroalimentación suena sencillo, su implementación es compleja. La enmienda 802.11n permitió utilizar cuatro mecanismos de retroalimentación diferentes. Hasta la fecha, no se ha implementado ningún mecanismo práctico de retroalimentación debido a problemas de compatibilidad entre proveedores y mecanismos.
Cisco también ofrece C lientLink, que realiza una función de formación de haz de transmisión similar; sin embargo, ClientLink no requiere comentarios explícitos de un dispositivo 802.11n en absoluto. Según los datos que se reciben de un dispositivo remoto, los valores de fase se pueden calcular y realizar en las transmisiones de datos que se le devuelven. En este caso, el dispositivo remoto puede ser 802.11no heredado 802.11a / g.
Máxima relación de combinación
múltiples antenas, como en el caso de un dispositivo MIMO, entonces 802.11n puede intentar restaurarla a su estado original.
Un dispositivo 802.11n puede usar múltiples antenas y cadenas de radio para recibir las múltiples copias transmitidas de la señal. Una copia puede ser mejor que las otras, o una copia puede ser mejor por un tiempo, y luego empeorar que las otras. En cualquier caso, 802.11n ofrece la combinación de relación máxima (MRC), una característica que puede combinar las copias para producir una señal que representa la mejor versión en cualquier momento. El resultado final es una señal reconstruida con una SNR mejorada y sensibilidad del receptor.
Modulación 802.11n y esquemas de
codificación
Recuerde que 802.11g y 802.11a se basan en OFDM y pueden usar la codificación de desplazamiento de fase binaria (BPSK), la codificación de desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK), 16-QAM (modulación de amplitud en cuadratura) y los esquemas de modulación 64-QAM. Dependiendo de las condiciones que afectan la señal de RF, los dispositivos inalámbricos pueden elegir uno de los ocho posibles esquemas de modulación y codificación. La enmienda 802.11n es algo retrocompatible con 802.11ay 802.11g, ya que admite los mismos ocho esquemas. Sin embargo, como los esquemas se aplican a un número creciente de flujos espaciales, el número de combinaciones se multiplica.
802.11n admite un total de 32 esquemas posibles (8 por flujo espacial), tantos que son conocidos por un número de índice de esquema de modulación y codificación (MCS). Más allá de eso, la agregación de canales y la selección del intervalo de guarda agregan aún más variables a la mezcla. En total, 802.11n tiene 128 velocidades de datos posibles. Para su referencia, el Apéndice B, "Esquemas de modulación y codificación", enumera todos los MCS y las velocidades de datos.
lea las mejoras, es posible que note que le suenan familiares en la lista de características 802.11n, pero que se han mejorado considerablemente.
■ Mejor agregación de canales: los canales unidos de 40 MHz pueden volver a
unirse en canales de 80 o 160 MHz de ancho. Debido al uso extensivo de canales, 802.11ac solo se puede usar en la banda de 5 GHz.
■ Modulación más densa: 256-QAM se utiliza para modular la señal de RF de 256
formas diferentes, tomando más datos a la vez y aumentando el rendimiento.
■ Eficiencia de la capa MAC: se pueden agregar más datos con menos sobrecarga.
■ T × BF explícito: para simplificar y escalar la formación del haz de transmisión,
solo se admite un único método de retroalimentación.
■ MIMO escalable: se pueden usar hasta ocho flujos espaciales.
■ MIMO multiusuario (MU-MIMO): un punto de acceso (AP) 802.11ac puede
enviar múltiples tramas a múltiples dispositivos receptores simultáneamente.
Agregación robusta de canales
La banda de 5 GHz está compuesta por muchos canales, cada uno de 20 MHz de ancho, como se ilustra en la Figura 2-9, donde 802.11a siempre debe usar canales de 20 MHz. Una mejora con 802.11n es que se pueden agregar dos canales, formando un solo canal de 40 MHz, para aumentar el rendimiento. La enmienda 802.11ac admite un esquema de agregación de canales aún mejor, donde el ancho del canal puede ser de 20, 40, 80 o 160 MHz. Como siempre, para admitir la itinerancia eficiente y minimizar la interferencia del canal vecino, los canales no deben superponerse. Con 23 canales disponibles, el número de canales agregados no superpuestos disminuye a medida que aumenta el ancho del canal. Por ejemplo, solo hay once canales de 40 MHz, cinco canales de 80 MHz y dos canales de 160 MHz disponibles.
La contención de un canal ancho se maneja mediante el uso de las tramas de Solicitud de envío (RTS) y Borrar para enviar (CTS). Si un AP está listo para transmitir en un canal agregado, primero envía una trama RTS en su canal primario de 20 MHz y duplica la trama RTS en todos los demás canales de 20 MHz que son componentes del canal más amplio. Al hacerlo, el AP solicita el uso del ancho de canal completo para una trama. El receptor previsto verifica si el canal completo está libre, luego responde con tramas CTS en cada canal componente libre de 20 MHz. El AP puede medir qué partes del canal ancho están libres y transmitir allí.
Modulación densa
Los dispositivos que utilizan 802.11ac pueden aprovechar la modulación 256-QAM para un mayor rendimiento de datos. La diferencia entre 256-QAM y 64-QAM (la mejor oferta 802.11n) es aproximadamente un 25 por ciento más alta en las tasas de datos. Sin embargo, no puede simplemente esperar usar 256-QAM en todas las circunstancias, porque también requiere una SNR más alta, lo que generalmente significa que el cliente debe estar ubicado más cerca del AP.
de datos, pero 802.11ac tiende a aflojar las restricciones para que cada parámetro se pueda seleccionar de forma independiente.
Puede encontrar información completa de MCS y velocidad de datos para 802.11ac y 802.11n en el Apéndice B.
Eficiencia de capa MAC
Para mejorar la eficiencia de la transmisión de tramas, 802.11n introdujo la agregación de tramas. En pocas palabras, se pueden enviar más datos en una sola trama inalámbrica, evitando la sobrecarga del encabezado 802.11 que se requeriría para cada trama más pequeña. Para construir una trama agregada, el remitente coloca múltiples cargas útiles (conocidas como Unidades de datos de servicio MAC o MSDU) dentro de una trama 802.11 (una Unidad de datos de servicio PLCP o PSDU, con un encabezado y un avance) que se transmitirán por el aire.
En lugar de marcar cada cuadro como individual o agregado, 802.11ac espera que cada cuadro sea un agregado. Cada MSDU dentro de una trama 802.11ac contiene un encabezado MAC familiar y direcciones MAC.
Al igual que 802.11n, 802.11ac admite dos intervalos de protección: 400 y 800 nanosegundos.
Transmisión explícita Beamforming
Transmitir la formación de haces es un intento de "enfocar" o dirigir una transmisión hacia un cliente específico ajustando la fase de varias corrientes espaciales. Con 802.11n, la formación de haces de transmisión puede ser explícita, requiriendo retroalimentación del cliente, o bien, cuando el AP infiere información sobre el cliente a partir de las señales recibidas. El método explícito debe negociarse entre el AP y el cliente, pero no se han desarrollado métodos estandarizados o comunes, especialmente los que son compatibles entre múltiples proveedores.
La enmienda 802.11ac especifica solo un método de formación de haz de transmisión, denominado Paquete de datos nulo (NDP). El AP primero transmite una trama de anuncio de NDP para identificarse a sí mismo y a cualquier cliente 802.11ac que pueda estar presente dentro del alcance. Cualquier cliente interesado responde, mientras que todos los demás clientes simplemente ignoran el anuncio. El AP luego envía una trama NDP como una forma de "sonar" un canal. Cuando los clientes reciben el NDP, calculan una matriz de información sobre las condiciones del canal y cómo se recibió el NDP y devuelven esa matriz al AP. A partir de ese momento, el AP puede realizar ajustes de formación de haces personalizados para cada cliente 802.11ac cada vez que transmite una trama.
MIMO escalable
La enmienda 802.11n introdujo múltiples flujos espaciales que pueden usarse para multiplexar datos a través de varias rutas diferentes desde el transmisor al receptor. Cada ruta requiere una cadena de radio y antena separadas, así como condiciones físicas que crean propagación de señal de múltiples rutas. 802.11n admite hasta cuatro transmisiones espaciales en un dispositivo. La enmienda 802.11ac lleva este concepto aún más lejos: se pueden usar hasta ocho flujos espaciales.
antena, así como energía adicional. Es posible que los dispositivos móviles no puedan admitir fácilmente muchas cadenas de radio debido a su pequeño tamaño y a la limitada batería.
MIMO multiusuario
Recuerde que 802.11n admite MIMO utilizando múltiples flujos espaciales simultáneamente, todos dedicados a la transferencia de datos entre un AP y un usuario inalámbrico. 802.11ac puede llevar ese concepto aún más lejos enviando datos en la dirección descendente, desde un AP a través de múltiples flujos espaciales a múltiples usuarios simultáneamente. Naturalmente, las condiciones de trayectos múltiples deben ser propicias para que las corrientes espaciales lleguen a los clientes previstos, donde sea que se encuentren en ese momento. La formación de haces de transmisión explícita es muy útil para este propósito, ya que permite que el AP adapte las transmisiones a cada cliente específico. MU-MIMO no es posible desde un cliente inalámbrico hacia otros dispositivos en la dirección ascendente. MU-MIMO también trae una pesada carga de procesamiento de señal en el transmisor para multiplexar las tramas inalámbricas a través de las transmisiones espaciales.
Implementación 802.11ac
802.11 en otras bandas de frecuencia
A lo largo de este libro, encontrará referencias a las dos bandas de frecuencia principales, 2.4 y 5 GHz, pero algunas otras. Esto se debe a que la mayor parte del estándar 802.11 y sus enmiendas se han centrado en usar esas bandas públicas comunes, no porque 802.11 no se pueda usar en otro lugar del espectro de frecuencias.
Debe tener en cuenta varias enmiendas que también aplican 802.11 a otras bandas, incluidas las siguientes:
■ 802.11ad: una tecnología de varios gigabits que permite que los dispositivos
funcionen en la banda sin licencia de 60 GHz. A esa frecuencia, las señales tienden a propagarse menos a través de objetos físicos. El resultado final es una mayor velocidad de datos, pero un rango reducido, lo que hace que 802.11ad sea más adecuado para enlaces inalámbricos de muy alta velocidad dentro de una habitación.
■ 802.11af: permite la operación sin licencia 802.11 en el espectro conocido
históricamente como el Espacio en blanco de la televisión (TVWS), entre 5 4 y 790 MHz. Se aprovechan muchas de las funciones de 802.11ac, como OFDM, 10
opciones MCS, agregación de canales, múltiples transmisiones espaciales y MU-MIMO. Las frecuencias más bajas utilizadas tienden a penetrar mejor los objetos físicos, mejorando el alcance efectivo.
■ 802.11ah: permite que los dispositivos se comuniquen en frecuencias inferiores
a 1 GHz. El énfasis está en un mayor alcance (1 km), menor consumo de energía y conectividad a una gran cantidad de dispositivos dispersos en el área de cobertura.
Alianza Wi-Fi
La Wi-Fi Alliance (http://wi-fi.org) es una asociación de la industria sin fines de lucro compuesta por fabricantes de dispositivos inalámbricos de todo el mundo, todos dedicados a promover el uso inalámbrico. Para abordar el problema de los productos inalámbricos incompatibles, Wi-Fi Alliance introdujo el programa Wi-Fi CERTIFIED en 2000. Los productos inalámbricos se prueban en laboratorios de prueba autorizados según criterios estrictos que representan la implementación correcta de un estándar. Si un producto pasa las pruebas, entonces está certificado y recibe un sello de aprobación CERTIFICADO de Wi-Fi, utilizando el logotipo que se muestra en la Figura 2-11.
La Wi-Fi Alliance tiene muchos programas de certificación que se basan en conjuntos de características comunes, no solo enmiendas 802.11 específicas. El resultado final es un esfuerzo para mejorar el Wi-Fi asegurando una mejor experiencia de usuario. La siguiente lista describe algunos programas de ejemplo:
■ Certificación Wi-Fi n: los productos que utilizan 802.11n implementan
correctamente características como múltiples transmisiones espaciales, agregación de canales, reconocimiento de bloques y operación de doble banda.
■ Wi-Fi Certified ac: los productos que utilizan 802.11ac implementan
correctamente todas sus funciones, incluidas cada una de las dos ondas 802.11ac.
■ Wi-Fi Direct: los productos pueden interactuar sin el uso de un AP para imprimir,
mostrar y compartir contenido.
■ WPA2: los productos implementan correctamente las características de
seguridad inalámbrica personal y empresarial premium.
■ Marcos de administración protegidos: extiende la seguridad premium para
proteger los marcos de administración de Wi-Fi entre un AP y dispositivos inalámbricos.
■ Configuración protegida de Wi-Fi (WPS): los productos ofrecen una
■ Wi-Fi Multimedia (WMM): los productos de Wi-Fi interoperan para priorizar y manejar varios tipos de tráfico con mecanismos de calidad de servicio (QoS).
■ Voice-Personal: prueba el rendimiento de los dispositivos Wi-Fi para asegurarse
de que puedan ofrecer una buena calidad de voz de forma inalámbrica.
■ Voice-Enterprise: prueba la capacidad de los dispositivos Wi-Fi para ofrecer una
