Desmitificando la tecnología MIMO en Wi-Fi 6

Algunas terminologías intimidantes y misteriosas como MIMO, flujos espaciales y multiplexación espacial pueden congelar el cerebro de un administrador de red novato al implementar redes inalámbricas. Una mejor comprensión de estas técnicas utilizadas en Wi-Fi 6 minimizará la confusión y llevar a decisiones más acertadas en la elección de los productos pertinentes o el diseño del despliegue de la red.

¿Por qué importa el espacio en el campo Wi-Fi?

La búsqueda de un mayor ancho de banda parece no detenerse nunca en las abarrotadas redes actuales, a menudo propensas a las interferencias. ¿Cómo aumentar el rendimiento entre el transmisor y el receptor? La tecnología MIMO parece ser el remedio de todo.

Una analogía puede ilustrarlo mejor visualmente: el ancho de banda de frecuencia es como el ancho de una carretera, mientras que el número de flujos espaciales puede considerarse como el número de carriles. Dos opciones para mejorar la utilización del espacio de la carretera: ya sea para ampliar la carretera o para aumentar el número de carriles. Evidentemente, el primero requiere valiosos recursos de tierra adicionales, mientras que el segundo solo reutiliza efectivamente los recursos de tierra existentes.

Volviendo al campo de las redes inalámbricas, los recursos terrestres insuficientes son similares a los espectros de radio en los escenarios de implementación de redes. Como resultado, agregar flujos espaciales puede ayudar a aumentar el rendimiento. 802.11ax (Wi-Fi 6) adopta la tecnología clave MIMO para admitir un número creciente de dispositivos Wi-Fi que consumen cantidades cada vez mayores de ancho de banda.

Explicación de la tecnología MIMO

MIMO (múltiple entrada, múltiple salida) se refiere a múltiples antenas utilizadas simultáneamente para la transmisión y múltiples antenas utilizadas para la recepción en todo un canal de radio. Específicamente hablando, "entrada múltiple" significa múltiples antenas transmisoras: ingresan una señal de radio en el canal; "salida múltiple" significa múltiples antenas receptoras: toman la salida del canal y la introducen en el receptor.

Dependiendo del número de antenas, hay sistemas SISO, SIMO, MISO y MIMO. La característica de poseer múltiples antenas permite a los sistemas MIMO producir ganancia de multiplexación y ganancia de diversidad. Entonces, ¿es cierto que "cuanto más, mejor"? Por regla general, agregar más antenas en el transmisor o receptor se puede usar para mejorar la calidad y confiabilidad del enlace, el rendimiento entre el transmisor y el receptor, o ambos.

Los algoritmos MIMO multiusuario se desarrollan para mejorar los sistemas MIMO cuando el número de usuarios o conexiones es mayor que uno. MU-MIMO es la siguiente evolución de MIMO de un solo usuario (SU-MIMO). En MU-MIMO el router divide el ancho de banda disponible en flujos individuales que comparten la conexión por igual. Los routers MU-MIMO están disponibles en variaciones 2x2,3x3 o 4x4, que se refieren al número de flujos (dos, tres o cuatro) que crea el router. Cada punto de acceso (AP) o router tiene un cierto número fijo de flujos que admite.

Métodos para utilizar MIMO en redes inalámbricas

La transmisión espacial Wi-Fi o multiplexación es una técnica de transmisión utilizada en la comunicación inalámbrica MIMO para transmitir señales codificadas independientes de cada una de las múltiples antenas de transmisión. Los datos de origen (normalmente datos solicitados por el usuario) se dividen en dos o más flujos de datos independientes que se transmiten a través de múltiples antenas (los llamados flujos espaciales). Teóricamente, la multiplexación espacial puede aumentar la capacidad del sistema a medida que se agregan pares de antenas transmisoras y receptoras al sistema.

El término como 2x2 MIMO indica una configuración con dos antenas transmisoras y dos antes receptoras. Este sistema se puede generalizar como ‘’sistema NxM’’. (N es el número de antenas transmisoras, M es el número de antes receptoras. N no tiene porqué ser igual a M). En la configuración NxM, el número máximo de flujos espaciales está limitado por el menor de N o M. Si hay tres antenas transmisoras, pero sólo dos antenas receptoras, el número máximo será dos flujos espaciales soportados por el sistema. 2x2, 3x2 y 2x3 son las configuraciones que soportan todas dos flujos, poseyendo una capacidad equivalente, pero las configuraciones 2x3 y 3x2 aportan diversidad.

Además, la codificación de bloques de espacio-tiempo (STBC) también se puede utilizar para ganar robustez y confiabilidad. Se utilizarán múltiples cadenas de radio para enviar los mismos datos varias veces o los bits de los mismos datos a través de diferentes antenas, lo que garantiza que los mismos datos se envíen a través de diferentes antenas, de esta forma también se garantiza que los mismos datos se envíen a través de diferentes caminos y que se reciban en diferentes momentos en múltiples antenas.

Wi-Fi 6 aplicación de tecnologías MU-MIMO con diversidad

Según lo que hemos discutido anteriormente, más flujos espaciales proporcionarán un mayor rendimiento, pero también con mayores costos de hardware. Una sola radio de un AP Wi-Fi 6 de clase empresarial admite hasta ocho flujos espaciales, lo que ofrece un rendimiento de hasta 9,6 Gbit/s. Wi-Fi 6, que tiene un enorme potencial de capacidad, proporcionará diversidad espacial para las aplicaciones MU-MIMO. Las empresas deben elegir los AP en función de sus requisitos de servicio reales para obtener la solución más rentable. Además, los modelos de servicio en constante cambio impulsan a las empresas a seleccionar AP con más flujos espaciales para la implementación de la red Wi-Fi 6.

Para la mayoría de las empresas en la construcción de redes, se requiere un mínimo de 30 a 40 estaciones concurrentes (STA) conectadas a cada AP para satisfacer las demandas de producción o funcionamiento diario. Si los servicios se inician en 20 STA simultáneamente, el ancho de banda proporcionado de un AP 2x2 MU-MIMO Wi-Fi 6 de clase empresarial solo cumple con los requisitos de servicio de la transmisión de vídeo 1080p. Para este tipo de situación, los puntos de acceso Wi-Fi 6 que funcionan en modo MU-MIMO 4x4 son más adecuados. Los tipos de STA diversificados impulsan a las empresas a seleccionar AP con más flujos espaciales en redes Wi-Fi 6. El AP Wi-Fi 6 con configuración 2x2 MIMO y el AP Wi-Fi 6 con configuración 4x4 MIMO son los dos tipos más comunes en este momento en el mercado.

Pensamientos finales

Como una de las tecnologías clave, la tecnología MIMO se ha aplicado ampliamente en el campo de la comunicación inalámbrica con un desarrollo continuo en los últimos años. Como la versión mejorada de la tecnología MIMO, la tecnología MU-MIMO se está convirtiendo en el impulso de la tendencia Wi-Fi 6. Como el número de STA con capacidad Wi-Fi 6 sigue aumentando, las redes inalámbricas que utilizan los AP Wi-Fi 6 de clase empresarial se están volviendo más populares que nunca. A la hora de actualizar redes Wi-Fi heredadas o implementar nuevas redes Wi-Fi, Wi-Fi 6 es la opción más obvia para las empresas. Con el desarrollo de redes totalmente inalámbricas, la transformación digital empresarial se acelerará en consecuencia.