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Wi-Fi 6, o 802.11ax, no busca velocidades más altas ni canales más amplios, sino una gestión más eficiente del wifi que ya tenemos. Las mejoras se centran en la capa física y en una nueva versión multiusuario de la tecnología OFDM. Un cambio destacado es que un AP Wi-Fi 6 puede manejar transmisiones de ida y vuelta con varios dispositivos a la vez (MU-MIMO Downlink) (MU-MIMO Uplink) . Además, estos dispositivos son compatibles con versiones anteriores y pueden operar en las bandas de 2.4 GHz y 5 GHz.

Multi-User

El termino multi usuario hace referencia a que las transmisiones entre un AP y multiple clientes pueden suceder al mismo tiempo. Ojo, no es que se convierta en una comunicación full duplex, si no, que ahora, el AP es capaz de tener comunicaciones simultaneas con diferentes clientes. Por ejemplo, con 802.11ac un AP era capara de tener varias transmisiones hacia el cliente al mismo tiempo, esto era conocido como MU-MIMO Donwlink. Ahora, 802.ax permite transmisiones concurrentes también en sentido del cliente hacia el AP MU-MIMO Uplink.

En 802.11ax el termino Multi User puede llegar a ser confuso, ya que esta capacidad existe para el OFDMA y MU-MIMO.Hay que tener en cuenta las diferencias fundamentales. OFDMA permite el acceso de múltiples usuarios al subdividir un canal, mientras que MU-MIMO facilita el acceso de múltiples usuarios mediante el uso diferentes spatial streams. Regularmente el libro CWNA-108 se utiliza una analogía de automóviles y carreteras para entender la diferencia entre ambos conceptos; por ejemplo, OFDMA se asemeja a una única carretera dividida en varios carriles para ser utilizada por distintos autos simultáneamente, mientras que MU-MIMO utiliza diferentes carreteras de un solo carril para llegar al mismo destino.

OFDMA

OFDMA, se considera posiblemente la capacidad más importante de Wi-Fi 6, a diferencia de los radios 802.11a/g/n/ac que emplean OFDM para transmisiones de un solo usuario, los radios Wi-Fi 6 utilizan OFDMA, una versión multiusuario de la tecnología de modulación digital OFDM. Con OFDMA, se divide un canal Wi-Fi en (resource units) unidades de recurso (RUs), permitiendo a un punto de acceso (AP) sincronizar la comunicación con varios clientes asignados a RUs específicos. Esta subdivisión facilita la transmisión simultánea de pequeños frames a múltiples usuarios. La analogía sería pensar en OFDMA como una tecnología que divide un canal Wi-Fi en subcanales más pequeños para permitir transmisiones simultáneas de varios usuarios. Por ejemplo, un canal de 20 MHz podría subdividirse en hasta nueve subcanales más pequeños. Con OFDMA, un AP 802.11ax podría enviar simultáneamente pequeños marcos a nueve clientes 802.11ax.

El AP tiene la capacidad de asignar todo el canal a un único usuario o dividirlo para atender a varios usuarios al mismo tiempo, en función de las necesidades de tráfico de los clientes. El objetivo principal de OFDMA es optimizar el uso del espacio de frecuencia disponible. 802.11ax seguirán siendo compatible con OFDM.

Es importante entender que los frames de management y control se transmiten a un tasa de datos básica mediante la tecnología OFDM que los radios 802.11a/g/n/ac pueden comprender. Por lo tanto, la transmisión de frames de management y control abarcará todos los sub-canales de un canal principal completo de 20 MHz. Es decir, OFDMA solo se emplea para el intercambio de frames de datos entre puntos de acceso Wi-Fi 6 y clientes Wi-Fi 6.

Subcarriers

¿Cuáles son algunas de las diferencias fundamentales entre OFDM y OFDMA? Como se ilustra en la Magen, un canal de 20 MHz de 802.11n/ac se compone de 64 subcarriers. De estas, 52 se destinan al transporte de datos, 4 funcionan como pilots carriers y 8actúan como guards bands. Cada subportadora de OFDM abarca un ancho de banda de 312.5 kHz.

Similar a OFDM, OFDMA también tiene tres tipos de subportadoras, como se detalla a continuación:

• Data Subcarriers: Estas subportadoras utilizan los mismos esquemas de modulación y codificación (MCS) que 802.11ac, además de dos nuevos MCS con la inclusión de 1024-QAM.
• Pilot Subcarriers: Aunque las subportadoras piloto no transportan datos, desempeñan un papel crucial en la sincronización entre el receptor y el transmisor.
• Unused Carrirers: Las subportadoras no utilizadas restantes se destinan principalmente como portadoras de guarda o subportadoras nulas para prevenir interferencias de canales o subcanales adyacentes.

Con OFDMA, estos subcarriers se agrupan en subcanales particionados llamados unidades de recurso (RUs). La subdivisión del canal posibilita transmisiones paralelas de pequeños frames a varios usuarios de forma simultánea. Tanto las subportadoras de datos como las piloto dentro de cada unidad de recurso están adyacentes y son contiguas dentro de un canal OFDMA.

Resource Units

Cuando un AP 802.11n/ac envía datos en sentido descendente (downlink) a clientes 802.11n/ac en un canal OFDM, se emplea todo el espectro de del canal para cada transmisión. En el ejemplo presentado en la imagen, el punto de acceso realiza transmisiones independientes a seis clientes en diferentes momentos. En el caso de un canal OFDM de 20 MHz, todas las 64 subportadoras se utilizan en cada transmisión. En resumen, se requiere todo el ancho de banda del canal de 20 MHz para la comunicación entre el AP y un solo cliente OFDM. Estas comunicaciones son de un solo usuario. Este mismo principio se aplica a cualquier transmisión en sentido ascendente (uplink)desde un solo cliente 802.11n/ac hacia el punto de acceso 802.11n/ac. Para esta transmisión del cliente al AP, también se necesita el canal OFDM completo de 20 MHz.

En el ejemplo presentado en la siguiente imagen, el AP 802.11ax realiza inicialmente transmisiones simultáneas en sentido descendente (downlink) a los clientes 1 y 2 de 802.11ax. El canal OFDMA de 20 MHz se divide de manera efectiva en dos subcanales. Es importante recordar que un canal OFDMA de 20 MHz consta de un total de 256 subcarriers; no obstante, el AP realiza transmisiones simultáneas a los clientes 1 y 2 utilizando dos unidades de recurso (RU) distintas, cada una con 106 subcarriers. En la segunda transmisión, el punto de acceso transmite simultáneamente en sentido descendente a los clientes 3, 4, 5 y 6. En este caso, el canal OFDMA se particiona en cuatro subcanales separados de 52 subcarriers cada uno. En la tercera transmisión, el punto de acceso utiliza una sola unidad de recurso (RU) de 242 tonos para transmitir en sentido descendente a un único cliente (cliente 5). El uso de una sola unidad de recurso (RU) de 242 tonos equivale a utilizar todo el canal de 20 MHz. En la cuarta transmisión, el punto de acceso transmite simultáneamente en sentido descendente a los clientes 4 y 6 mediante el uso de dos unidades de recurso (RU) de 106 tonos cada una. En la quinta transmisión, el punto de acceso nuevamente transmite solo en sentido descendente a un único cliente, utilizando una sola unidad de recurso (RU) de 242 tonos que ocupa todo el canal de 20 MHz. En la sexta transmisión, el punto de acceso transmite simultáneamente en sentido descendente a los clientes 3, 4 y 6. En este caso, el canal de 20 MHz se divide en tres subcanales; se utilizan dos unidades de recurso (RU) de 52 tonos cada una para los clientes 3 y 4, y una unidad de recurso (RU) de 106 tonos para el cliente 6.

Las radios Wi-Fi 6 son capaces de subdividir un canal de 20 MHz en hasta cuatro unidades de recurso de 52 tonos cada una

OFDMA combina diferentes datos de usuarios dentro del canal de 20 MHz. El punto de acceso asigna unidades de recurso (RUs) a los clientes asociados en una base por período de transmisión (TXOP) para maximizar la eficiencia de descarga y carga. La potencia de transmisión puede ajustarse para las unidades de recurso tanto en sentido descendente como ascendente para mejorar la relación señal-interferencia-más-ruido (SINR).

Debe tenerse en cuenta que aún se aplican las reglas de contención del medio. El punto de acceso todavía tiene que competir contra estaciones legacy de 802.11 para obtener una oportunidad de transmisión (TXOP). Una vez que el punto de acceso tiene un TXOP, controla hasta nueve estaciones cliente Wi-Fi 6 para transmisiones tanto en sentido descendente como ascendente. La cantidad de unidades de recurso (RUs) utilizadas puede variar en función de cada TXOP.

¿Se pueden utilizar unidades de recurso para canales de 40 MHz o 80 MHz? La respuesta es sí; los canales de 40 MHz, 80 MHz e incluso 160 MHz también se pueden dividir en diversas combinaciones de RUs, como se muestra en la siguiente tabla. Si un canal de 80 MHz se subdividiera utilizando estrictamente RUs de 26 tonos, teóricamente 37 clientes 802.11ax podrían comunicarse simultáneamente utilizando sus capacidades de OFDMA. Las radios Wi-Fi 6 de última generación son capaces de subdividir un canal de 80 MHz en hasta dieciséis unidades de recurso de 52 tonos.

Sin embargo, inicialmente, la mayoría de las implementaciones del mundo real de Wi-Fi 6 probablemente utilizarán canales de 20 MHz o 40 MHz, con un máximo de cuatro clientes participando en transmisiones multiusuario de OFDMA por TXOP.