Explorando Wi-Fi 7 ¿Qué nuevas funciones admite Wi-Fi 7?

Wi-Fi 7 opera en tres bandas de frecuencia: 2,4 GHz, 5 GHz y 6 GHz, y aumenta el ancho de banda máximo a 320 MHz para satisfacer los exigentes requisitos de velocidad y latencia de aplicaciones emergentes como VR/RA, juegos en línea y videoconferencias. También admite múltiples modos de enlace de ancho de banda, incluyendo 240 MHz continuos y discontinuos, 160 MHz + 80 MHz, 320 MHz y 160 MHz + 160 MHz.

Wi-Fi 7 puede proporcionar un mayor ancho de banda con el mismo número de transmisiones y condiciones de codificación, logrando así velocidades de transmisión de datos más altas. Esto permite a Wi-Fi 7 satisfacer la creciente demanda de aplicaciones de alto ancho de banda y ofrecer una mejor experiencia de usuario.

Figura 1: Ancho de banda de 320 MHz

Modulación 4096-QAM

QAM es un método común de modulación de señales digitales en Wi-Fi. Wi-Fi 6 utiliza un método de modulación de hasta 1024-QAM, donde cada símbolo contiene 10 bits de información. A medida que las capacidades de modulación y demodulación por hardware siguen mejorando, Wi-Fi 7 utilizará un método de modulación de hasta 4096-QAM, donde cada símbolo contiene 12 bits de información. Por lo tanto, en comparación con Wi-Fi 6, la capacidad de transmisión de información de cada símbolo de Wi-Fi 7 aumentará un 20 %.

Figura 2: Modulación 1024-QAM vs 4096-QAM

MIMO 16×16

MIMO (Múltiple Entrada, Múltiple Salida) es una tecnología de comunicación inalámbrica que utiliza múltiples antenas para transmitir y recibir señales, mejorando la capacidad, la cobertura y la relación señal-ruido del sistema. En concreto, en las configuraciones MIMO, denominadas M×N, hay M antenas en el extremo transmisor y N antenas en el receptor.

MU-MIMO (Multi-User MIMO) permite que un único punto de acceso (AP) se comunique con múltiples dispositivos simultáneamente, optimizando el uso de recursos espaciales y aumentando el rendimiento de datos inalámbricos. Esta tecnología es crucial para la comunicación multiusuario en redes inalámbricas.

Wi-Fi 6 admite configuraciones MIMO de hasta 8×8, mientras que Wi-Fi 7 amplía esta capacidad, admitiendo configuraciones MIMO de hasta 16×16. Esta mejora en las capacidades MIMO significa que la velocidad de transmisión teórica de Wi-Fi 7 duplicará la de Wi-Fi 6, lo que permitirá la conexión simultánea de más dispositivos.

Figura 3: MU-MIMO 8×8 frente a 16×16

Operación de múltiples enlaces

Wi-Fi 6 y los terminales inalámbricos estándar anteriores también admiten múltiples bandas de frecuencia, pero solo pueden establecer un enlace de radio con el punto de acceso a la vez. El grupo de trabajo de Wi-Fi 7 ha definido recientemente el MLD (dispositivo multienlace), que permite establecer múltiples enlaces de radio con el punto de acceso simultáneamente.

Los dispositivos Wi-Fi 7 pueden cambiar y coordinar diferentes enlaces según los escenarios de uso y el estado de la interfaz aérea para garantizar una transmisión de datos más eficiente, rápida y confiable.

Figura 4: Dispositivo multienlace

El multienlace se puede dividir simplemente en modo sincrónico y modo asincrónico:

• Modo sincrónico: varios enlaces de RF envían y reciben señales simultáneamente, lo que puede evitar la interferencia causada por dos enlaces que reciben y envían al mismo tiempo.
• Modo asíncrono: Múltiples enlaces de RF realizan la detección, monitorización y transmisión y recepción de datos de forma independiente. Este modo no tiene requisitos de temporización estrictos, es fácil de implementar y ofrece un alto grado de libertad. Es adecuado para situaciones donde el aislamiento entre múltiples enlaces es suficiente y no hay interferencias mutuas entre ellos.

Figura 5: Modo síncrono/asíncrono de dispositivo multienlace (Ref. 802.11be borrador 1.3, Fig35-14)

Los modos típicos de transmisión de datos en dispositivos multienlace son la transmisión por replicación y la transmisión conjunta:

• Transmisión replicada: Cuando varios enlaces transmiten la misma información y existe interferencia en uno de los entornos del canal, el receptor puede reducir eficazmente el retardo de transmisión según el principio de “primero en llegar, primero en ser atendido”. Este método también mejora la fiabilidad y la calidad de la transmisión.
• Transmisión conjunta: dividir razonablemente un mensaje y transmitirlo en múltiples enlaces de RF al mismo tiempo puede mejorar efectivamente la eficiencia de la transmisión.

Figura 6: Transmisión de replicación de dispositivos multienlace y transmisión conjunta

Multi-RU

Un subcanal con un número específico de subportadoras se denomina RU, y cada RU contiene al menos 26 subportadoras (equivalente a un ancho de banda de 2 MHz).

MRU es una tecnología que mejora la utilización de los recursos del espectro. En Wi-Fi 6, una sola STA solo puede usar un único recurso de RU asignado, y la programación de recursos del espectro carece de flexibilidad. Para solucionar este problema, Wi-Fi 7 permite que una sola STA ocupe varios recursos de RU simultáneamente, pudiendo combinar RU de diferentes tamaños. Basándose en el equilibrio entre la complejidad de la implementación y la eficiencia en la utilización de los recursos del espectro, el protocolo Wi-Fi 7 también impone algunas restricciones a la combinación de RU. Las RU pequeñas (<242 tonos) solo se pueden combinar con RU pequeñas, y las RU grandes (≥242 tonos) solo se pueden combinar con RU grandes. Las RU pequeñas no se pueden combinar con RU grandes.

Figura 7. Con el mismo ancho de banda, al transmitir datos a dos usuarios simultáneamente, la tecnología MRU de Wi-Fi 7 permite que una sola STA ocupe varios recursos de RU simultáneamente, lo que mejora la utilización del espectro y reduce la latencia. En Wi-Fi 6, una sola STA solo puede usar un único recurso de RU asignado, lo que resulta en un desperdicio de recursos de espectro.

Figura 7: MRU

Preámbulo Perforación

La tecnología de perforación de preámbulo permite utilizar canales discontinuos para la transmisión de datos y mejorar la eficiencia de utilización del canal. Se utiliza principalmente en escenarios con interferencia de canal.

Figura 8 : Al transmitir en un canal de 80 MHz, si se detecta interferencia en el canal 56, el modo de ancho de banda de 80 MHz se reducirá a 20 MHz para la transmisión cuando la tecnología de perforación de preámbulo no sea compatible. Como se muestra en la Figura 9, una vez compatible con la tecnología de perforación de preámbulo, la parte con interferencia (canal 56) de todo el canal de 80 MHz se perforará y apantallará, y los canales restantes 52, 60 y 64 continuarán agrupados para transmitir información. Aunque el AP siga funcionando en el modo de ancho de banda de 80 MHz, durante la transmisión, el canal interferido se colocará en estado nulo, es decir, en estado inactivo.

Figura 8: Sin perforación del preámbulo (Wi-Fi 6)

Figura 9: Perforación del preámbulo (Wi-Fi 7)

¿Cuáles son los escenarios de aplicación de Wi-Fi 7?

Las nuevas características de Wi-Fi 7 proporcionan una base técnica más superior para aplicaciones emergentes, incluidos principalmente los siguientes escenarios de aplicación:

• Realidad Virtual (RV) y Realidad Aumentada (RA): La alta velocidad y baja latencia de Wi-Fi 7 lo hacen ideal para aplicaciones de RV y RA. Los usuarios pueden usar Wi-Fi 7 para sumergirse en mundos de RV como juegos, entretenimiento, formación y educación.
• Transmisión de video 8K: A medida que los dispositivos de video con resolución 8K se vuelven más populares, la transmisión y el streaming de videos 8K requerirán mayor ancho de banda y conexiones más estables. La mayor velocidad y la mayor eficiencia de utilización del espectro de Wi-Fi 7 permitirán la transmisión de video 8K de alta calidad.
• Salud inalámbrica y telemedicina: La baja latencia y alta confiabilidad de Wi-Fi 7 lo convierten en una tecnología clave para dispositivos médicos inalámbricos y aplicaciones de telemedicina. Los profesionales médicos pueden monitorear y controlar remotamente equipos médicos en tiempo real, a la vez que ofrecen servicios como videoconsultas de alta definición y cirugía remota.
• Hogar inteligente: A medida que aumentan los dispositivos domésticos inteligentes, también crece la demanda de conectividad inalámbrica. La mayor capacidad de red y la mayor eficiencia del espectro de Wi-Fi 7 permitirán la conexión de más dispositivos, como electrodomésticos inteligentes, sistemas de seguridad, iluminación y sonido inteligentes, etc.
• Conducción autónoma y transporte inteligente: Los sistemas de conducción autónoma y transporte inteligente requieren conexiones inalámbricas de alta velocidad y baja latencia para facilitar la comunicación y la colaboración en tiempo real entre vehículos, así como entre estos y la infraestructura. Las ventajas técnicas de Wi-Fi 7 lo convierten en una tecnología clave para estas aplicaciones.

En resumen, los nuevos escenarios de aplicación de Wi-Fi 7 abarcan la realidad virtual, la transmisión de video 8K, la atención médica inalámbrica, el hogar inteligente, la conducción autónoma y el transporte inteligente. Con el continuo avance e innovación tecnológica, surgirán nuevos escenarios de aplicación.