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Por qué los AP 4 x 4 MU-MIMO son imprescindibles para la construcción de redes Wi-Fi empresariales

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Conforme se incrementa de manera incesante el uso de estaciones (STA) con capacidades de Wi-Fi 6, se populariza también el uso las redes inalámbricas con puntos de acceso Wi-Fi 6 de clase empresarial. Cuando las redes Wi-Fi legadas se mejoran o se despliegan nuevas redes Wi-Fi, Wi-Fi 6 es la elección evidente para las empresas. Sin embargo, el personal que gestiona TI se preocupa constantemente en cómo seleccionar los AP de Wi-Fi 6 que se adapten mejor a sus requerimientos de servicios, entre una gran cantidad de tipos disponibles. También les preocupa cómo desplegar de manera rápida y eficiente redes inalámbricas de alta calidad.

Dos factores determinan el rendimiento de WLAN

Existen dos factores críticos que afectan el rendimiento, la capacidad de acceso, la capacidad de concurrencia y el ancho de banda per cápita de un AP; más específicamente, los recursos de espectro de radio (ancho de banda) y la cantidad de secuencias espaciales del AP (capacidad de MU-MIMO).

Figura 1-1. Recursos de espectro de radio (autopista más amplia)
Figura 1-2. Cantidad de secuencias espaciales (más niveles de pasos a desnivel)

Una analogía que se utiliza comúnmente para visualizar el ancho de banda de la frecuencia se relaciona con el ancho de una autopista. De igual modo, se puede pensar en la cantidad de secuencias espaciales como la cantidad de pasos a desnivel. Puede tanto expandir su autopista como incrementar la cantidad de pasos a desnivel para mejorar el rendimiento de la autopista. Sin embargo, la expansión de la autopista utilizará valiosos recursos de tierra adicionales, aunque con un costo relativamente bajo. En contraste, la creciente cantidad de niveles en los pasos a desnivel reutiliza de manera inteligente los recursos de terreno aunque su costo es mucho más elevado.

Los espectros de radio en las redes inalámbricas semejan a los valiosos recursos de terreno; normalmente son insuficientes en escenarios de despliegue continuo de redes. Por eso, añadir secuencias espaciales puede contribuir para incrementar el rendimiento de WLAN. Un solo radio de un AP de Wi-Fi 6 de clase empresarial admite hasta ocho secuencias espaciales, lo que ofrece un rendimiento de hasta 9.6 Gbit/s.

Figura 1-3. Rendimiento correspondiente a cantidades distintas de secuencias espaciales con HE80 MHz en el radio de 5 GHz

4 x 4 MU-MIMO: un imprescindible para construir una red Wi-Fi 6 empresarial

Más secuencias espaciales representan un rendimiento más alto y costos de hardware más elevados. Por tanto, las empresas deben elegir los AP según sus requerimientos de servicios reales para llevar a cabo un despliegue más rentable.

Los modelos de servicios en constante cambio influyen para que las empresas elijan los AP con más secuencias espaciales para el despliegue de redes de Wi-Fi 6

Tabla 1-1. Requerimientos de ancho de banda para servicios de distintas aplicaciones

En el pasado, los servicios como navegar en la web, correo electrónico, escritorio en la nube y transmisión de video 1080p dominaban el tráfico en las redes inalámbricas, con un ancho de banda de apenas 4 a 10 Mbit/s por usuario en promedio. Sin embargo, con la emergencia y la popularización de las nuevas tecnologías y servicios —como la transmisión de publicidad en medios, la realidad virtual (VR), la realidad aumentada (AR) los videos 4K de alta definición (HD) y los sistemas de oficinas inteligentes—, se incrementaron de manera drástica los requerimientos de ancho de banda por usuario de 8 Mbit/s a 50 Mbit/s, o incluso 100 Mbit/s. Según los datos de prueba de Tolly, si se inician servicios en 10 STA de manera simultánea, el rendimiento total de un AP de Wi-Fi 6 con 2×2 MU-MIMO de clase empresarial a HE40 MHz es de apenas 210 Mbit/s, con un ancho de banda promedio por usuario de solo 10 Mbit/s, que claramente no logra proporcionar suficiente ancho de banda. Para lograr un incremento duplicado del ancho de banda por usuario, con la misma cantidad de STA concurrentes y un nivel de experiencia óptimo, se vuelven imprescindibles los AP de Wi-Fi 6 de clase empresarial que funcionan en modo 4 x 4 MU-MIMO o superior.

El acceso a STA a gran escala conduce a las empresas a elegir los AP con más secuencias espaciales en las redes de Wi-Fi 6

Figura 1-4. Duplica la cantidad de STA simultáneos en cada AP

Las redes inalámbricas superaran de manera gradual a las redes cableadas. Por supuesto, los STA pueden acceder a las redes inalámbricas en cualquier momento, dondequiera que esté, y la cantidad de STA conectados a cada AP se incrementará también de manera significativa. Antes de la construcción de las redes, se aconseja a la mayor parte de las empresas contar con un plan de un mínimo de 30 a 40 STA conectados de manera simultánea en cada AP, para satisfacer los requerimientos de producción y de la oficina. Como se ha mencionado, si se inician los servicios con solo 20 STA de manera simultánea, el ancho de banda de un AP con Wi-Fi 6 y 2×2 MU-MIMO, apenas satisface los requerimientos de servicio para la transmisión de video 1080p. Por tanto, resulta esencial que los AP de Wi-Fi 6 funcionen en modo 4×4 MU-MIMO o superior. 

Los tipos de STA diversificados conducen a que las empresas seleccionen AP con más secuencias espaciales en las redes Wi-Fi 6

Figura 1-5. Gradualmente, los STA 2T2R MU-MIMO se vuelven tendencia

Las tarjetas de red (NIC) de Wi-Fi de los STA en movimiento cambian de una secuencia espacial (1T1R: 1 x 1 MIMO) a dos secuencias espaciales (2T2R: 2 x 2 MU-MIMO). Los STA en movimiento que se lanzaron después de 2019 normalmente admiten dos secuencias espaciales. Por ejemplo, las NIC de Wi-Fi de los STA de Huawei, Samsung, Apple y Xiaomi se configuran con dos secuencias espaciales como estándar, y las NIC de Wi-Fi de algunas PC admiten tres secuencias espaciales. Por tanto, cada radio de un AP de Wi-Fi 6 de clase empresarial en modo MU-MIMO pueden admitir el acceso concurrente de dos STA con una secuencia espacial. Cuando se conectan los STA con dos secuencias espaciales, cada radio de un AP de Wi-Fi 6 de clase empresarial en modo 2 x 2 MU-MIMO puede procesar servicios de solo un STA a la vez, lo cual no ofrece todos los beneficios de MU-MIMO  Por definición, no se puede mejorar el ancho de banda de usuario.

Figura 1-6. Ancho de banda por usuario que ofrece un AP 2 x 2 MU-MIMO y un AP 4 x 4 MU-MIMO con dos STA concurrentes a HE80 MHz

Como ha sido verificado por Tolly, cuando dos STA con dos secuencias espaciales acceden de manera simultánea a un solo radio 5Ghz de una AP Wi-Fi 6 de 2 x 2 MU-MIMO de clase empresarial a HE80, el throughput promedio de cada STA es apenas 327 Mbit/s, debido a la contención de recursos por la interfaz aérea. Cuando se despliega un AP de Wi-Fi 6 4 x 4 MU-MIMO de clase empresarial en el mismo escenario, se pueden programar los dos STA al mismo tiempo. Como tal, el throughput promedio de cada STA puede alcanzar hasta 604 Mbit/s. En términos sencillos, en escenarios dominados por STA con dos secuencias espaciales, se requieren AP de Wi-Fi de clase empresarial que funcionen en modo 4 x 4 MU-MIMO o superior para liberar todo el potencial de MU-MIMO.

Conclusión

Con el acceso completamente inalámbrico ya como piedra angular de la transformación digital empresarial, se explica por sí sola la importancia de Wi-Fi. Como indica el conocido aforismo: “El hardware determina el límite inferior, el software determina el límite superior”. Que se pueda contar plenamente con los beneficios de un algoritmo de programación de software depende extensamente con la capacidad del hardware. Claramente, las empresas deben considerar tanto los requerimientos de servicio como la evolución de futuros servicios, así como los costos de las mejoras durante la construcción de las redes. Y el caso para elegir los AP de Wi-Fi de clase empresarial en modo 4 x 4 MU-MIMO, cuando se construye una red Wi-Fi centrada en la experiencia orientada a los servicios es una consideración sumamente sólida.

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