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Espectro de onda milimétrica tiene un rol clave en la tecnología inalámbrica 802.11ay

La tecnología Wi-Fi IEEE 802.11ay se está acercando a la ratificación final. El nuevo estándar se basa en el espectro de ondas milimétricas para ofrecer servicios más fuertes y más robustos.

En concepto, la tecnología inalámbrica es simple. Simplemente genere una onda portadora electromagnética que ocupe el ancho de banda designado en una frecuencia particular, module o codifique la información que desea enviar en la onda, amplifique la señal, aplíquela a una antena y así se va hacia el éter.

En realidad, la tecnología es compleja e involucra matemática que solo un estudiante graduado en física o ingeniería eléctrica podría entender.

Para nuestros propósitos, centrémonos en las comunicaciones inalámbricas de banda ancha, específicamente la frecuencia de espectro de onda milimétrica que subyace en la próxima generación de dispositivos inalámbricos, IEEE 802.11ay.

La frecuencia es también un concepto simple. Nos dice qué tan rápido vibra una ola determinada. Necesitamos un dispositivo electrónico llamado oscilador para crear la onda, una tecnología que se remonta a más de 100 años. Pero cuanto mayor es la frecuencia, más compleja se vuelve la electrónica en ese oscilador. Los avances en los circuitos básicos y los procesos de fabricación de semiconductores en los últimos 20 años han permitido osciladores de muy alta frecuencia, confiables y de bajo costo que ofrecen un excelente rendimiento.

Esto significa que ahora podemos producir radios altamente confiables, de bajo costo y de alto rendimiento que operan en lo que solía ser el dominio exótico de la onda milimétrica. Esta banda de espectro entre 30 GHz y 300 GHz recibe este nombre porque las longitudes de onda –la distancia física entre un pico dado de una onda y el pico que le sigue– varían entre aproximadamente 10 mm a menos de 1 mm. Esta banda de espectro no desarrollada se puede utilizar en una variedad de productos y servicios, incluidas LAN inalámbricas punto a punto y acceso de banda ancha.

El espectro de ondas milimétricas también se utiliza para una variedad de servicios en redes móviles, ya que permite velocidades de datos de hasta 10 Gbps y respaldará IEEE 802.11ay, que promete entregar servicios de Wi-Fi incluso más rápidos y de mayor alcance.

Desafíos de onda milimétrica y su impacto en IEEE 802.11ay

Ahora podemos acceder de manera rentable a estas altas frecuencias, pero quedan dos grandes problemas.

El primero cubre las regulaciones específicas de cada país. Las regulaciones para las transmisiones de radio varían porque los países implementan políticas que hacen el mejor uso del espectro dentro de sus fronteras políticas. Una gran cantidad de espectro tiene licencia y está disponible cada vez más a través de subastas, que es típicamente donde operan los operadores de telefonía móvil. El espectro sin licencia todavía está regulado y tiene restricciones sobre la potencia de transmisión y otros elementos, pero está disponible directamente para los usuarios finales. Este es el dominio de Wi-Fi, Bluetooth y muchas otras tecnologías de bajo consumo.

Si bien gran parte del espectro de ondas milimétricas tiene licencia, una porción alrededor del espectro de 60 GHz, que mide de 7 GHz a 9 GHz, no lo está. Eso es mucho paisaje, especialmente en comparación con el espectro de 1 GHz que, de otro modo, estaría disponible para Wi-Fi y el mísero espectro de 100 MHz a 200 MHz típicamente propiedad de un operador celular en una ubicación determinada. La conclusión es que las ondas milimétricas pueden permitir una banda ancha inalámbrica seria. Esto también es cierto para las bandas de ondas milimétricas con licencia.

El segundo desafío proviene de la atenuación, es decir, la pérdida de intensidad de la señal, que ocurre en el espectro de ondas milimétricas a 60 GHz. El oxígeno absorbe rápidamente señales de 60 GHz, lo que limita su alcance. Pero las noticias no son del todo malas. Las señales de clase Gigabit pueden enviarse a 60 GHz por 1 km, sin dejar de cumplir las normativas requeridas para el uso sin licencia.

Además, las señales a 60 GHz son bastante direccionales, pero esto puede ser beneficioso en muchos casos. Utilizando técnicas de antenas sofisticadas y de bajo costo, procesamiento de señales y el desarrollo del estándar inalámbrico IEEE 802.11ay, los ingenieros pueden compensar las señales direccionales de 60 GHz.

La promesa de IEEE 802.11ay

Debido a que los costos de hardware están disminuyendo a medida que aumenta la demanda de tráfico, esperamos que el interés en las aplicaciones de 60 GHz crezca rápidamente. Por ejemplo, el estándar Wi-Fi 802.11ad para el espectro de 60 GHz se ha completado durante algún tiempo y promete un rendimiento de banda ancha de Wi-Fi de hasta aproximadamente 10 Gbps. Con un lanzamiento proyectado a fines de 2019, se espera que IEEE 802.11ay aumente el ancho de banda y mejore la confiabilidad del espectro de ondas milimétricas de 60 GHz sin licencia. Es posible que la tecnología pueda soportar velocidades de hasta 100 Gbps y alcance distancias de aproximadamente 304,8 metros.

También esperamos ver una mayor implementación de productos fijos de ondas milimétricas para aplicaciones de campus y escala de metro, como videovigilancia, ciudades inteligentes e incluso acceso básico a internet; piense en 5G. Se espera que los operadores celulares que adopten ondas milimétricas interconecten las células para fines de redes de retorno inalámbricas, un caso en el que los propietarios del espectro con licencia utilizan el espectro sin licencia para interconectar las células.

Los diseños de onda milimétrica fija pueden admitir implementaciones punto a punto, punto a multipunto, en estrella e incluso de malla completa que pueden proporcionar una cobertura ilimitada y un crecimiento rentable. Los usos para el espectro de ondas milimétricas están evolucionando rápidamente. En el futuro, incluso podríamos ver que esta tecnología se utiliza para reemplazar las redes alámbricas, lo que brinda a las empresas una forma completamente nueva de implementar comunicaciones inalámbricas.

Este artículo se actualizó por última vez en marzo 2018

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