Así es WiFi 6, el mejor WiFi que revolucionará la conexión en casa

Así es WiFi 6, el WiFi que viene para revolucionar la conexión en casa

Hasta hace muy poco, los distintos tipos de protocolos WiFi que se han venido usando tenían unos nombres bastante arcanos y esotéricos (802.11b, 802.11g, 802.11ac…), como no podía ser de otra manera.

Estos nombres los ponía una organización llamada IEEEE (léase iecubo), una tropa de ingenieros muy listos, pero con ciertas dificultades para encontrar cita un sábado por la noche.  Si un profano quería saber si el router que iba a comprarse y que tenía 802.11n era mejor o peor que otro 802.11b/g tenía que preguntarle a su cuñado el informático. Voy a ejercer de cuñado para hablar del WiFi que vendrá, el mejor WiFi, el WiFi 6.

Ramón Franco, responsable de Home Networking en Orange España

Cuando en 2018 se iban a lanzar al mercado los primeros equipos con el nuevo protocolo 802.11ax, alguien en la WiFi Alliance, una organización mucho más cercana al mundo de los negocios que se encarga de certificar los dispositivos WiFi para asegurar que funcionan unos con otros (y que es propietaria del logotipo WiFi que todos conocemos), se dio cuenta de que esa forma de llamar a los distintos tipos de WiFi era un carajal y que así no había manera de vender ni routers ni nada.  El espabilao, juntó a sus colegas en una habitación y les dijo:

—Tíos, — por desgracia, no suele haber mujeres en este mundillo—. He tenido una idea fenomenal: vamos a cambiar el nombre de todos los protocolos WiFi y los vamos a llamar mediante una nueva nomenclatura algorítmica que se me ha ocurrido y que lo va a petar.

—Vaya— dijeron el resto —. Cuéntanos…

—Pues mirad: al primer protocolo WiFi que se inventó (802.11a) le vamos a llamar WiFi 1, al segundo (802.11b) le llamaremos WiFi 2, al tercero (802.11g) lo llamaremos…—

—Espera no me lo digas—saltó uno—WiFi 3

—Macho, las pillas al vuelo…

Si se os dan bien las series numéricas ya habréis deducido que a los siguientes protocolos: 802.11n y 802.11ac los llamaron WiFi 4 y WiFi 5 respectivamente, y por tanto a este nuevo protocolo 802.11ax lo llamaron WiFi 6.

En realidad, bromas aparte, la cosa tiene sentido: todo el mundo sabe que un iphone 8 es mejor que un iphone 7 y mucho mejor que un iphone 6, y por eso casi todos los fabricantes de dispositivos móviles han ido numerando sucesivamente sus nuevos modelos. Es algo simple y fácil de entender: cuando mayor el número, mejor.  

Pero, ¿por qué es mejor WiFi 6?

El nuevo estándar 802.11ax que definió el IEEE cambia un poco la manera en que tienen los equipos WiFi de comunicarse entre sí para intentar solucionar uno de los mayores problemas que existen hoy en día con el WiFi y del que hablamos ya en otro artículo: la saturación del espectro y la lentitud a la hora de acceder a la red, que dicha saturación provoca. 

Si recordáis (y si no, leeros el artículo) el principal problema que tenemos con el WiFi es que es un medio compartido, así que los equipos se tienen que poner de acuerdo para transmitir, y cuando lo hace uno, el resto deben permanecer callados. Para ello, es necesario, antes de transmitir, escuchar por si alguien lo está haciendo ya y en ese caso toca esperar (a esto se le denomina contención). Cada equipo espera un tiempo aleatorio para volver a intentarlo.  Esto funciona más o menos bien cuando no hay muchos equipos, pero a medida que el número de dispositivos crece, las oportunidades de conseguir un huequito libre para tus datos se reducen tremendamente, lo cual da lugar a retardos, latencias y cabreos varios, especialmente cuando estás echando tu partidita online al Clash Royal y te destrozan por no salir tu carta a tiempo.

Lo primero que tenemos que decir es que, a diferencia del anterior protocolo WiFi 5 (802.11ac) que solo funcionaba en 5GHz, en el caso de WiFi 6 puede operar en ambas bandas 2,4GHz y 5GHz (y en el futuro lo hará también en la de 6GHz), lo cual es una gran ventaja porque es precisamente la banda de 2,4GHz la que, a día de hoy, presenta mayores problemas de saturación.

Divide y vencerás

Como ya deberíais saber, las 2 bandas utilizadas en WiFi (2,4GHz y 5GHz) se dividían en canales que eran como los carriles de una autopista.  En realidad, el canal es un trozo de espectro radioeléctrico en el cual transmiten una serie de equipos por turnos. Esa manera de transmitir, denominada OFDM (orthogonal frequency division multiplexing), se ha estado usando en las redes WiFi desde 2003, año en el que se adaptó dicha tecnología para usarse en la banda de 2,4GHz.

Pero a algún avispado se le ocurrió que, en vez de asignar todo el espectro del canal a un equipo cuando le toca transmitir, se podía asignar un trocito de ese canal (subcarrier) a cada equipo, de manera que varios pudieran transmitir a la vez, porque lo hacían en frecuencias distintas.  A este tipo de transmisión se la denomina OFDMA (en inglés, orthogonal frequency division multiple access) y la clave, y lo que la diferencia de la anterior, está justo en lo del “múltiple acceso”, es decir que permite que varios equipos accedan al medio al mismo tiempo.

La gracia, además, es que los trocitos de espectro asignados no tienen que ser todos iguales ni fijos, sino que se asignan dinámicamente en función de las necesidades de transmisión de cada dispositivo. Por ejemplo, en WiFi 6 un canal de 20MHz contiene 256 subcarriers y se agrupan en unidades de recursos (RUs) que puede ser de 26, 52, 106 o 242 subcarriers.

garantía de calidad

En los siguientes gráficos podréis apreciar mejor este concepto.  En OFDM, en un slot de tiempo determinado, solo un dispositivo podía transmitir, ocupando todos los subcarriers del canal. En OFDMA se asignan estas RUs a cada dispositivo en ese slot para que puedan transmitir a la vez.  Por ejemplo, en los primeros slots hemos dividido el canal en 2 grupos de 106 subcarriers para que transmitan los dispositivos 1 y 2. En el slot 5º y 6º dividimos en 4 grupos de 52 subcarriers con lo que pueden transmitir los 4 equipos a la vez.

WiFi 6

Cuando es el router el que transmite a los distintos equipos de esta manera, se le denomina Downlink OFDMA y es más sencillo de implementar que el Uplink OFDMA ya que poner de acuerdo a todos los dispositivos de la red para que transmitan en su trozo de canal no es tarea sencilla. A pesar de que 802.11ax especifica como obligatorios ambos tipos, el Uplink no lo veremos funcionar posiblemente en los primeros dispositivos con WiFi 6.

wifi

el futuro que nos viene se llama wifi 6

Para el futuro que nos viene, lleno de cacharritos conectados (Internet of Things o IoT) este modo de transmitir tiene mucho sentido porque permite tener un gran número de ellos transmitiendo muy poco sin afectar al ancho de banda de otros equipos con mucha más demanda. Pero quizá lo más revolucionario de esta tecnología es que permitirá ofrecer por primera vez un SLA (Service Level Agreement) o “contrato de calidad” en WiFi.  Al poder asignar anchos de banda distintos a distintos dispositivos.

Vamos a ver un ejemplo concreto de este concepto: supongamos que tenemos 3 equipos conectados a nuestro router:

  • Un teléfono que básicamente está consultando una web y el whatsApp.
  • Un PC en el que estoy viendo una película 4K en streaming desde esa plataforma de pelis y series de la que usted me habla y que tiene una gran demanda de ancho de banda.
  • Tres dispositivos conectados (IoTs), por ej. Un termostato, un enchufe inteligente y una bombilla, que prácticamente no envían nada (unos pocos kbps) y muy de vez en cuando.

Pues bien, en un momento determinado lo que podríamos hacer es asignar, por ejemplo, el 70% de ese canal al PC, al smartphone le asignamos un 24% y a los dispositivos conectados solo un 2% de ese espectro a cada uno. Esos porcentajes habría que traducirlos a grupos de subcarriers (Rus) por slot de tiempo, tal como hemos visto arriba.

wifi 6

Nueva modulación 1024 QAM

Otra de las características que mejora este nuevo estándar es la modulación de la señal, que se traduce en el número de bits de información que puedo transmitir por cada trocito de espectro asignado. Las siglas QAM significan Modulación por amplitud en Cuadratura y consiste en que para enviar nuestros datos se envían en la misma frecuencia 2 ondas sinusoidales desplazadas 90º en su fase. Las distintas combinaciones de amplitud y fase de esas ondas podemos traducirlas en información. Cada unidad de información transmitida en un momento dado se denomina símbolo.

Para no aburriros con explicaciones demasiado técnicas digamos que en WiFi 5 podíamos transmitir como mucho 8 bits de información por símbolo (256-QAM) y en WiFi 6 podemos transmitir 10 (1024-QAM) por lo que ganamos aproximadamente un 25% respecto al protocolo anterior.

wifi 6En la tabla anterior podemos ver como dependiendo de la modulación, el ancho de canal y el número de bits por símbolo, podemos concluir la velocidad (bitrate) que podemos transmitir en cada protocolo considerando un único flujo (stream).  Aunque hoy en día todos los routers del mercado soportan varios flujos en paralelo.

Así por ejemplo un router 802.11ac (WiFi 5) que emitiese 4 flujos (4×4) podría llegar a 433Mbps x 4= 1,7Gbps con 80Mhz de ancho de canal (típico) o bien 3,5Gbps si usásemos 160MHz.  En WiFi 6 con el mismo número de flujos (4) nos ponemos en 1200Mbps x 4=4,8Gbps en la banda de 5GHz. Aunque ya están apareciendo varios chipsets 802.11ax que permitirán configuraciones de 8×8 con 160Mhz de ancho de canal por lo que podremos llegar a duplicar esa velocidad, llevándonos (eso sí, siempre de forma teórica) a velocidades cercanas a los 10Gbps (9600Mbps).

Maldito SpeedTest

Vamos a hacer aquí un inciso para hablar de velocidad, porque aún existe bastante confusión en lo que se debe esperar cuando uno se contrata una conexión a internet a un operador y solo se utilizan conexiones WiFi, lo más habitual hoy en día.

Si hablamos de WiFi, siempre hablamos de velocidades “teóricas” porque lo que luego conseguiremos en nuestras casas de forma efectiva siempre está muy por debajo de esas velocidades que aparecen las etiquetas de los routers.  En primer lugar, porque no estamos solos transmitiendo en el aire y tenemos que compartir, pero también hay que tener en cuenta las pérdidas por atenuación (distancia al router), interferencias, etc.  Aunque quizá lo más importante de todo: no dispondremos de equipos que sean capaces de sincronizar con el router a esa máxima velocidad.

Y este es un mensaje importante y que nunca nos cansaremos de repetir: a día de hoy el cuello de botella en el WiFi no está casi nunca en los routers.  Cualquier operador hoy en día proporciona routers con WiFi 5 con sus ofertas de Fibra capaces de llegar a velocidades cercanas al 1Gbps real.  El cuello de botella suele estar en los equipos individuales que conectamos a ese router.

Un smartphone de gama alta de última generación (de esos que ya suelen pasar de los mil euros) tiene WiFi 5 y dos antenas/flujos (2×2) por lo que podremos llegar a velocidades reales de unos de 500-600Mbps.  Pero claro, ese es el mejor de los casos, no todo el mundo dispone de un Smartphone de última generación y lo más habitual es encontrarse con teléfonos 1×1 WiFi 4 o WiFi 5 que con suerte conseguirá velocidades de unos 100-150Mbps reales.   Si el dispositivo tiene ya un par de años es posible que ni siquiera soporte la banda de 5GHz y en ese caso será difícil conseguir más de 50-60Mbps.

Livebox
Livebox el avanzado router de Orange, con WiFi inteligente, es WiFi 5

conectar más dispositivos

En cualquier caso, como ya comentábamos en el anterior artículo, cuando uno se contrata una fibra de 300 o 500 Megas el objetivo no es, o no debería ser, estar haciendo tests de velocidad todo el día desde un móvil, Tablet o PC concreto para ver si llega la velocidad que hemos contratado (ya te digo yo que casi seguro no va a llegar desde un solo equipo) sino que es para poder conectar muchos más dispositivos al mismo tiempo y que todos vayan rápido.

Estas herramientas de speedtest son un invento del demonio y lo que suelen llevar es a la frustración.  Cuando teníamos conexiones a internet de 50-100Mbps este tipo de tests tenía cierta fiabilidad, pero a partir de conexiones de más de 300Mbps darle al botón del test es algo así como jugar a la ruleta, incluso si lo hacemos conectados por cable al router (que es como se deberían hacer siempre estos test de velocidad).

Los resultados dependen de muchos factores, como de qué servidor se esté usando, por dónde debe pasar el tráfico hasta llegar a él, cuántos tests se están haciendo en ese momento en ese servidor, y lo más importante: que nuestro equipo desde el que estamos haciendo el test tenga capacidad suficiente para gestionar esa velocidad cosa que no suele pasar si tu PC tiene ya unos añitos o tienes el Windows lleno de porquería.

MU-MIMO mejorado

La segunda versión de WiFi 5 (llamada Wave 2) nos trajo una funcionalidad muy interesante denominada MU-MIMO (Multiple User-MIMO), que consistía en aprovechar que los routers disponen de diversas antenas (y por tanto flujos o streams) para poder transmitir hacia varios dispositivos al mismo tiempo, utilizando beamforming, que básicamente consiste en emitir de forma direccional hacía donde está el dispositivo al que queremos llegar.  En el caso de equipos más o menos estáticos (como un PC de sobremesa, por ejemplo) esta técnica funciona muy bien.

Lo malo es que para el caso de equipos en movimiento la cosa cambia porque al router no le da tiempo a optimizar la señal emitida a la dirección correcta y la ganancia ya no es tan evidente.

WiFi 5 marcaba un máximo de 4 equipos a los que podíamos transmitir a la vez, para lo cual lógicamente necesitábamos que el router fuese al menos de 4 flujos (4×4) en 5GHz.  WiFi 6 amplía la capacidad MU-MIMO hasta 8 dispositivos, además de permitir MU-MIMO en subida (del dispositivo al router) cosa que no permitía WiFi 5 donde solo se podía hacer esto en sentido de bajada (del router a los dispositivos).

Todo es de color

Otra de las características que hacen que el WiFi 6 sea mucho mejor es el Color BSS La idea detrás de esto es asignar a cada Red WiFi un “color” (en realidad un número del 0 al 7) de manera que las redes adyacentes que transmitan en el mismo canal WiFi tengan siempre colores distintos.  Estos colores lo que consiguen es optimizar la contención de la que hablábamos antes: cuando un equipo iba a transmitir tenía que escuchar antes si había ya otro transmitiendo.

Pues bien, ahora lo que hacemos es mirar si ese paquete que está transmitiendo el otro equipo es del mismo color o no que el de mi Red.  Si es del mismo color significa que es un equipo “de los míos” por lo que la contención se respeta y no se transmite. Si es de otro color significa que es de otra red WiFi.

En ese caso, si la señal con la que se recibe el paquete no es muy fuerte mando el mío de todas formas ya que la relación señal/ruido permitirá que mi paquete llegue correctamente al equipo destino con mucha probabilidad.  Evidentemente esto aumenta significativamente la capacidad de transmitir de los equipos y por tanto del flujo de tráfico en el aire, lo que se traduce en un mayor ancho de banda efectivo.

El problema es que este coloreado solo funciona si los equipos que tenemos alrededor transmitiendo son compatibles también con WiFi 6 ya que en caso contrario los equipos enviarán los paquetes por el aire sin colorear.  Si un equipo WiFi 6 detecta un paquete sin colorear no tendrá más remedio que respetar la contención y callarse para permitir la compatibilidad con redes WiFi adyacentes más antiguas.  Por desgracia aún pasarán muchos años hasta que todos los dispositivos soporten este nuevo estándar por lo que los efectos de esta mejora se notarán a largo plazo.

wifi 6

Fijémonos en la imagen anterior donde 9 routers (también llamados puntos de acceso WiFi o APs) cercanos comparten un entorno WiFi.  Los algoritmos de selección automática de canal habrán ido, en el mejor de los casos, ordenando los canales para que routers cercanos no estén en el mismo canal, pero aun así, los APs 1, 2 y 3 están en el mismo canal 1.  Esto significa que cualquier equipo de la red del AP1 puede estar escuchando paquetes emitidos por equipos de la Red del AP2 o AP3 por lo que tendrá que callarse hasta que no haya nadie de esas redes transmitiendo.

En la parte derecha podemos ver el caso en el que se utiliza coloreado BSS: aquí, cuando el AP1 o un equipo de esa red detecta un paquete emitido por equipos de la red AP2 o AP3, al llevar distinto color que su propia red, puede transmitir sin realizar contención.  La contención seguiría siendo necesaria en el caso de que los equipos AP2 y AP3 estén lo suficientemente cerca para que sus redes se escuchen mutuamente al llevar el mismo color, pero esto ya será mucho más difícil que ocurra salvo que haya una gran concentración de APs en muy poco espacio.

Despierta que sales, wifi 6

Por si todo lo anterior era poco, WiFi 6 va a permitir aumentar la duración de las baterías en nuestros dispositivos móviles.  Estaréis pensando: si, ya, claro…las veces que habré oído yo eso y al final cada vez duran menos…

Bueno, para ser sinceros, lo que podemos afirmar es que al menos el uso de batería dedicado al WiFi sí se verá beneficiado considerablemente, aunque, evidentemente, hay otros muchos factores que te drenan la batería, principalmente la pantalla.

recuperar la vida de una batería

La manera que tiene WiFi 6 de ayudarnos en el consumo de energía es diciéndole a los dispositivos cuando tienen que despertar su WiFi para poder transmitir. Aunque no os lo creáis, la mayor parte del tiempo el dispositivo tiene su WiFi apagado, o, mejor dicho, en estado inactivo, y solo lo despiertan periódicamente para, por decirlo de algún modo, ver “qué hay de lo mío”.  Hasta ahora, los dispositivos usaban un periodo fijo (estamos hablando aquí de unos cientos de milisegundos) para despertarse.  Pero si no había necesidad de transmitir o recibir nada en ese momento es un desperdicio de sueño precioso ya que el WiFi del equipo podría haber seguido tan ricamente sobado ahorrando batería.

La novedad que aporta WiFi 6 es que, ahora, el punto de acceso puede negociar con los dispositivos cuándo será la próxima vez que se despierten.  Si volvemos al caso de dispositivos tipo IoT, que necesitaban transmitir muy poco y solo cada cierto tiempo bastante espaciado, este método es una gran ventaja porque se puede negociar un tiempo de wake up más largo con ellos, por lo que, aparte de ahorrar batería, cosa vital es estos equipos, estaremos reduciendo el tiempo de contención necesario en los equipos más activos.  A esta tecnología se la denomina Target Wake Time (TWT).

Ya están aquí

Desde otoño del 2018 los fabricantes de routers más importantes del mercado retail, es decir, aquellos que fabrican routers para vender en tiendas de informática y grandes superficies, como ASUS o TP-LINK han ido lanzando al mercado modelos que incorporan chipsets 802.11ax.

Sin embargo, han tenido que pasar varios meses hasta encontrar en el mercado algún dispositivo compatible con esta tecnología.  El primero ha sido Samsung con su Galaxy S10, aunque posiblemente veremos a otros como Huawei o Xiaomi unirse pronto a la fiesta (como veremos ahora, lo de la “fiesta” no es una manera de hablar).

Algo a tener muy en cuenta es que ni los routers lanzados desde 2018 ni los dispositivos que se lancen durante la primera mitad de este año estarán certificados por la WiFi Alliance y no se prevé que se comiencen los procesos de certificación “oficiales” hasta finales de verano. Esto se debe a que realmente el estándar WiFi 6 no se ha ratificado por completo, sino que de momento lo que hay es un borrador (el tercero) que se aprobó en Julio de 2018 y ahora se está trabajando en el cuarto, para introducir alguna cosa nueva como la posibilidad de usar la banda de 6GHz.

wifi 6 en “first dates”

¿Significa eso que si me compro ahora un equipo WiFi 6 no va a funcionar bien? Tranquilidad, funcionar, funcionarán, aunque posiblemente no con todo el potencial ni con todas las funcionalidades y mejoras que hemos visto más arriba a pleno rendimiento.

Y aquí viene lo de la fiesta, porque, justo para asegurarse que los equipos funcionan unos con otros, de cuando en cuando se organizan unos saraos entre proveedores de chipset y dispositivos WiFi, donde cada uno lleva sus cacharritos para ver si se llevan bien entre ellos (es decir no tienen problemas de interoperabilidad) y hacen lo que tienen que hacer según indica el último borrador del estándar. Son una especie de “First Dates” de la tecnología WiFi a los que llaman PlugFests, (imaginad el concepto de “fiesta” que maneja esta tropa).

No os digo más.

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