Diverso

Estándar WLAN IEEE 802.11n

Estándar WLAN IEEE 802.11n


IEEE 802.11n fue el siguiente de la serie IEEE 802.11 de estándares de LAN inalámbrica después de 802.11a, 802.11by 802.11g para permitir que la tecnología Wi-Fi se mantenga al día con los requisitos de mayor velocidad y capacidad.

IEE 802.11n buscaba aumentar las velocidades alcanzables de las redes Wi-Fi más allá de lo que se puede lograr con 802.11g. Con mayores niveles de transferencia de datos, a menudo impulsados ​​por el uso de video, IEEE buscó mantenerse un paso por delante de los requisitos y garantizar que Wi-Fi pudiera satisfacer las necesidades de los usuarios durante los próximos años.

La industria llegó a un acuerdo sustancial sobre las características del sistema de LAN inalámbrica 802.11n a principios de 2006. Esto proporcionó a muchos fabricantes de chips información suficiente para poner en marcha sus desarrollos.

El borrador se finalizó en noviembre de 2008 con su publicación formal en julio de 2009. Tal fue la anticipación de la norma, que muchos productos estuvieron disponibles en el mercado en el momento del lanzamiento de la norma, ya que las copias anticipadas habían estado disponibles para desarrollo y trabajo adicional en el estandar.

Especificación básica para el estándar IEEE 802.11n

La idea detrás del estándar IEEE 802.11n era que podría proporcionar un rendimiento mucho mejor y poder seguir el ritmo de las velocidades de rápido crecimiento proporcionadas por tecnologías como Ethernet. Cuando se introdujo el estándar 802.11n, ofrecía un nivel de rendimiento impresionante para la época, cuyos puntos principales se resumen a continuación:


Características destacadas de IEEE 802.11n
ParámetroEstándar IEEE 802.11n
Velocidad máxima de datos (Mbps)600
Banda de RF (GHz)2,4 o 5
ModulaciónCCK, DSSS u OFDM
Número de flujos espaciales1, 2, 3 o 4
Ancho de canal (MHz)20 o 40

Para lograr esto, se han incorporado una serie de características nuevas en el estándar de LAN inalámbrica IEEE 802.11n para permitir un mayor rendimiento. Las principales innovaciones se resumen a continuación:

  • Cambios en la implementación de OFDM
  • Introducción de MIMO
  • Ahorro de energía MIMO
  • Ancho de banda de canal más amplio
  • Tecnología de antena
  • Soporte reducido para compatibilidad con versiones anteriores en circunstancias especiales para mejorar el rendimiento de datos

Aunque cada una de estas nuevas innovaciones agrega complejidad al sistema, gran parte de esto se puede incorporar en los conjuntos de chips, lo que permite que una gran parte del aumento de costos sea absorbido por las grandes series de producción de los conjuntos de chips.

Conmutación de compatibilidad con versiones anteriores

802.11n proporciona compatibilidad con versiones anteriores para dispositivos en una red que utilizan versiones anteriores de Wi-Fi, esto agrega una sobrecarga significativa a cualquier intercambio, lo que reduce la capacidad de transferencia de datos. Para proporcionar las velocidades máximas de transferencia de datos cuando todos los dispositivos de la red inalámbrica funcionan con el estándar 802.11n, se puede eliminar la función de compatibilidad con versiones anteriores.

Cuando los dispositivos anteriores ingresan a la red inalámbrica, se reintroducen las funciones y la sobrecarga de compatibilidad con versiones anteriores. Al igual que con 802.11g, cuando los dispositivos anteriores ingresan a una red, el funcionamiento de toda la LAN inalámbrica se ralentiza considerablemente. Por lo tanto, operar una red en modo 802.11n únicamente ofrece ventajas considerables.

En vista de las características asociadas con la compatibilidad con versiones anteriores, hay tres modos en los que puede funcionar un punto de acceso 802.11n:

  • Heredado (solo 802.11 a, byg)
  • Mixto (ambos 802.11 a, b, gy n)
  • Greenfield (solo 802.11 n): máximo rendimiento

Al implementar estos modos, 802.11n es capaz de proporcionar compatibilidad con versiones anteriores mientras mantiene las velocidades de datos más altas. Estos modos tienen un impacto significativo en la capa física, PHY y la forma en que se estructura la señal.

Implementación de señal 802.11n / OFDM

Esta versión del estándar de LAN inalámbrica Wi-Fi utiliza OFDM para proporcionar los diversos parámetros necesarios.

Nota sobre OFDM:

Múltiplex por división de frecuencia ortogonal, OFDM es una forma de formato de señal que utiliza una gran cantidad de portadoras espaciadas cercanas que se modulan con un flujo de datos de baja velocidad. Normalmente, se esperaría que las señales con espacios reducidos interfieran entre sí, pero al hacer que las señales sean ortogonales entre sí, no hay interferencia mutua. Los datos que se transmitirán se comparten entre todos los portadores y esto proporciona resistencia contra el desvanecimiento selectivo de los efectos de múltiples rutas.

Leer más sobre OFDM, multiplexación por división de frecuencia ortogonal.

La forma en que se ha utilizado OFDM se ha adaptado para que pueda cumplir con los diversos requisitos de 802.11n.

Para lograr esto, se definen dos nuevos formatos para el Protocolo de Convergencia de Capa PHY, PLCP, es decir, el Modo Mixto y el Campo Verde. Estos se denominan formatos HT de alto rendimiento. Además de estos formatos HT, también existe un formato duplicado heredado. Esto duplica el paquete heredado de 20MHz en dos mitades de 20MHz del canal total de 40MHz.

Los formatos de señal se cambian según el modo en el que esté funcionando el sistema:

  • Modo heredado: Esto puede ocurrir como una señal de 20 MHz o una señal de 40 MHz:
    • 20 MHz: En este modo, la señal 802.11n se divide en 64 subportadoras. Se insertan 4 señales piloto en las subportadoras -21, -7, 7 y 21. En el modo heredado, la señal se transmite en las subportadoras -26 a -1 y 1 a 26, siendo 0 la portadora central. En los modos HT, la señal se transmite en las subportadoras -28 a -1 y 1 a 28.
    • 40 MHz: Para esta transmisión se utilizan dos canales adyacentes de 20MHz y en este caso el canal se divide en 128 subportadoras. Se insertan 6 señales piloto en las subportadoras -53, -25, -11, 11, 25, 53. La señal se transmite en las subportadoras -58 a -2 y 2 a 58.
    En cuanto a las tramas que se transmiten, se ajustan al formato OFDM 802.11a / g heredado.
  • Modo mezclado: En este modo 802.11n, los paquetes se transmiten con un preámbulo compatible con el 802.11a / g heredado. El resto del paquete tiene un nuevo formato de secuencia de entrenamiento MIMO.
  • Modo greenfield: En el modo Greenfield, los paquetes de alto rendimiento se transmiten sin una parte compatible heredada. Como esta forma de paquete no tiene ningún elemento heredado, el rendimiento máximo de datos en la LAN inalámbrica es mucho mayor.

802.11n MIMO

Para poder transportar velocidades de datos muy altas en la LAN inalámbrica, a menudo dentro de una oficina o un entorno doméstico, 802.11n ha utilizado MIMO. Esto le da el uso máximo del ancho de banda disponible.

Nota sobre MIMO:

MIMO es una forma de tecnología de antena que utiliza múltiples antenas para permitir que las señales que viajan a través de diferentes rutas como resultado de reflexiones, etc., se separen y su capacidad se utilice para mejorar el rendimiento de datos y / o la relación señal / ruido, mejorando así rendimiento de sistema.

Leer más sobre Tecnología MIMO

El estándar 802.11n permite hasta cuatro flujos espaciales para brindar una mejora significativa en la velocidad de datos disponible, ya que permite transportar varios flujos de datos diferentes a través del mismo canal.

Como era de esperar, el número de flujos de datos y, por lo tanto, la capacidad general de datos está limitado por el número de flujos espaciales que se pueden transportar; uno de los límites para esto es el número de antenas disponibles en cada extremo.

Para dar una indicación rápida de la capacidad de un sistema o radio dado, se puede usar una notación simple. Tiene la forma: a x b: c. Donde a es el número máximo de antenas de transmisión o cadenas de RF en el transmisor; b es el máximo de antenas receptoras o cadenas de RF receptoras; yc es el número máximo de flujos espaciales de datos.

Un ejemplo podría ser 2 x 4: 2 sería para una radio que puede transmitir en dos antenas y recibir en cuatro, pero solo puede enviar o recibir dos flujos de datos.

El estándar 802.11n permite sistemas con una capacidad de hasta 4 x 4: 4. Sin embargo, las configuraciones comunes que están en uso incluyen 2 x 2: 2; 2 x 3: 2; 3 x 2: 2. Todas estas configuraciones tienen la misma capacidad de rendimiento de datos y solo se diferencian por el nivel de diversidad proporcionado por las antenas. Una configuración adicional de 3 x 3: 3 se está generalizando porque tiene un mayor rendimiento, debido al flujo de datos adicional que está presente.

Ahorro de energía

Uno de los problemas con el uso de MIMO es que aumenta la potencia de los circuitos de hardware. Es necesario admitir más transmisores y receptores y esto implica el uso de más corriente.

Si bien no es posible eliminar el aumento de potencia resultante del uso de MIMO en 802.11n, es posible aprovecharlo de la manera más eficiente.

Los datos se transmiten normalmente en "ráfagas". Esto significa que hay períodos prolongados en los que el sistema permanece inactivo o funcionando a una velocidad muy lenta. Durante estos períodos en los que no se requiere MIMO, los circuitos se pueden mantener inactivos para que no consuman energía.

Mayor ancho de banda

Un modo opcional para los nuevos chips 802.11n es ejecutar con un ancho de banda de canal de doble tamaño. Los sistemas anteriores usaban un ancho de banda de 20 MHz, pero los nuevos tienen la opción de usar 40 MHz.

La principal desventaja de esto es que hay menos canales que se pueden usar para otros dispositivos. Hay suficiente espacio a 2,4 GHz para tres canales de 20 MHz, pero solo se puede acomodar un canal de 40 MHz. Por tanto, la elección de utilizar 20 o 40 MHz debe ser realizada de forma dinámica por los dispositivos de la red.

Tecnología de antena

Para 802.11n, las tecnologías asociadas a la antena se han mejorado significativamente mediante la introducción de la formación y la diversidad de haces.

La formación de haces enfoca las señales de radio directamente a lo largo del camino de la antena receptora para mejorar el alcance y el rendimiento general. Un nivel de señal más alto y una mejor relación señal / ruido significarán que se puede aprovechar al máximo el canal.

Diversity utiliza las múltiples antenas disponibles y combina o selecciona el mejor subconjunto de un mayor número de antenas para obtener las condiciones óptimas de señal. Esto se puede lograr porque a menudo hay un exceso de antenas en un sistema MIMO. Como 802.11n admite cualquier número de antenas entre una y cuatro, es posible que un dispositivo tenga tres antenas mientras que otro con el que se está comunicando solo tenga dos. La antena supuestamente sobrante se puede utilizar para proporcionar diversidad de recepción o transmisión según corresponda.

La introducción de IEEE 802.11n fue un gran paso adelante en la tecnología de LAN inalámbrica. Permitió que Wi-Fi se mantuviera al día con las crecientes demandas requeridas por el creciente número de teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos habilitados para Wi-Fi.

802.11n fue pionero en una serie de nuevas tecnologías que se trasladaron a versiones posteriores del estándar Wi-Fi 802, y muchos dispositivos electrónicos continuaron usándolo durante muchos años después.

Temas de conectividad inalámbrica y por cable:
Conceptos básicos de comunicaciones móviles2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT Teléfonos inalámbricos NFC- Comunicación de campo cercano Fundamentos de red ¿Qué es la nube? Ethernet Datos en serieUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Volver a la conectividad inalámbrica y por cable

Ver el vídeo: Explained: WiFi abgnac (Octubre 2020).