¡Una nueva ola de Wi-Fi está aquí! Las mejoras a la norma IEEE 802.11 ax para conexión de LAN (1) inalámbrica de alta eficiencia (HEW) tienen implicaciones de gran alcance con respecto al diseño de la infraestructura de cableado. Los usuarios pueden esperar que las velocidades inalámbricas actuales aumenten notablemente al cambiar a un equipo Wi-Fi 6E con una capacidad de velocidad de datos de más de 5 Gb/s. Además, la modulación 1024-QAM, el ancho de banda del canal de 160 MHz y un máximo de ocho flujos espaciales, teóricamente pueden entregar 9.61 Gb/s en el futuro! Ahora más que nunca, especificar un cableado de alto rendimiento que admita switches de capa de acceso y conexiones de enlace ascendente es fundamental para el rendimiento de varios gigabits y es totalmente compatible con la capacidad de los puntos de acceso inalámbrico de sexta generación.
Consideraciones de Cableado para Conexiones de Access Point Inalámbrico de Alta Eficiencia
Prepare su Red para Wi Fi 6E
¿Que importancia tiene un nombre?
Anteriormente, los puntos de acceso Wi-Fi, los enrutadores y otros dispositivos se identificaban con letras y números, como «802.11ac» o «a/b/ g/n», que correspondían a una corrección específica de Ethernet inalámbrica IEEE 802.11. Las referencias simplificadas ahora promovidas
por Wi-Fi Alliance ® son:
• Wi-Fi 1: 802.11b (1999)
• Wi-Fi 2: 802.11a (1999)
• Wi-Fi 3: 802.11g (2003)
• Wi-Fi 4: 802.11n (2009)
• Wi-Fi 5: 802.11ac (2014)
• Wi-Fi 6: 802.11ax (2020)
• Wi-Fi 6E: 802.11ax (2020) que admite transmisión de 6 GHz Wi-Fi 6E es la terminología de Wi-Fi Alliance para dispositivos IEEE 802.11ax capaces de funcionar a 6 GHz además de la operación en los
espectros de 2.4 GHz y 5 GHz que ya utilizan los dispositivos Wi- Fi 6 para la transmisión. El punto clave aquí es que Wi-Fi 6E no es un nuevo protocolo inalámbrico; más bien, es una implementación de expansión o «segunda etapa” de la tecnología Wi-Fi 6 en una banda de radiofrecuencia nueva y mucho más amplia. Esta capacidad mejorada reducirá la latencia porque no hay dispositivos WiFi existentes que compitan por el ancho de banda en el espectro recién abierto. Del mismo modo, las velocidades de transmisión, incluso cuando hay obstrucciones, también aumentarán significativamente.
El número cada vez mayor de dispositivos móviles utilizados para aplicaciones comerciales de misión crítica y la evolución del contenido de información desde texto hasta transmisión de video y multimedia de ultra alta definición (Ultra HD), combinado con límites en los planes de datos celulares
que alientan a los usuarios a “descargar” a Wi- Fi, impulsa la adopción rápida de soluciones de Wi-Fi de mayor velocidad.
A medida que Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E se conviertan en el medio de acceso elegido, los enlaces ascendentes más rápidos de servidor a router desempeñarán un papel importante para minimizar los obstáculos, la congestión y reducir la latencia, pero solo si el cableado y las conexiones del equipo pueden soportar el ancho de banda adicional necesario
Implicaciones del Cableado
Las estrategias clave de diseño de cableado a seguir para garantizar que los enlaces ascendentes de cableado estructurado estén listos para admitir dispositivos inalámbricos Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E incluyen:
• Proporcionar dos salidas de cableado horizontal de clase EA,
categoría 6A o superior a cada punto de acceso inalámbrico.
• Instalar una red troncal de fibra óptica multimodo con capacidad
mínima de 25 Gb / s para admitir una mayor capacidad de enlace ascendente
de Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E.
• Utilizar una arquitectura de cableado de zona para acomodar
implementaciones WAP adicionales, lo que permite una rápida reconfiguración
de áreas de cobertura y proporciona conexiones redundantes y preparadas
para el futuro.
• Usar cables conductores sólidos, que muestren una mejor estabilidad
térmica y menor pérdida de inserción que los cables conductores trenzados,
para conexiones de equipos en el techo o en espacios plenum donde es
probable que se encuentren temperaturas más altas.
• Instalar conectores con terminación en campo de categoría 6A, como
el ZPLUG® de Siemon, para eliminar problemas comunes de instalación
asociados con el uso de cables pre- terminados en el extremo del equipo del
canal instalado.
• Reconocer que la implementación de PoE Tipo 2 para alimentar de
forma remota los puntos de acceso inalámbricos de hoy en día puede causar
acumulación de calor en el cableado.
• Los sistemas blindados son más estables térmicamente y admiten
longitudes de canal más largas cuando se implementan en entornos de alta
temperatura y se puede agrupar un mayor número de cables blindados sin
preocuparse por la acumulación excesiva de calor dentro del cableado.
• La especificación de hardware de conexión compatible con IEC
60512-99-001 (2) asegura que las superficies del asentamiento de contacto no
se dañen cuando los enchufes y los conectores se desconectan bajo cargas de
corriente de alimentación remota Wi-Fi.
• Los cables blindados de categoría 6Ay categoría 7Ade Siemon están
calificados para una confiabilidad mecánica de hasta 75 ° C (167 ° F), lo que
permite el soporte de la aplicación Tipo 2 PoE en todo el rango de temperatura
de funcionamiento de -20 ° C a 60 ° C ( -4 ° F a 140 °)
Una evolución tecnológica
Wi-Fi 6E tiene un rendimiento promedio al menos cuatro veces más rápido en entornos de implementación densa en comparación con los sistemas Wi-Fi de la generación anterior. Este rendimiento mejorado se ve facilitado por una evolución de los algoritmos de comunicación Wi-Fi
existentes y probados. Por ejemplo, la transmisión inalámbrica Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E utiliza las técnicas de formación de haz para concentrar señales y transmitir a través de múltiples antenas de envío y recepción para mejorar la comunicación y minimizar la interferencia (a menudo denominada entrada múltiple, salida múltiple o MIMO). La señal asociada con una antena de transmisión y una de recepción se denomina transmisión espacial y la capacidad de admitir múltiples transmisiones espaciales es una característica de Wi- Fi 4, Wi-Fi 5, WiFi 6 y Wi-Fi 6E. La modulación de orden superior, un esquema de señal de acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA), que permite dividir el ancho de banda de acuerdo con las necesidades del cliente, y la transmisión
sincronizada de enlace ascendente son los habilitadores de tecnología clave que admiten tasas de transmisión Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E al tiempo que garantiza la compatibilidad con la tecnología Wi-Fi más antigua.
La modulación de amplitud en cuadratura (QAM) es un esquema de modulación analógica y digital que se usa ampliamente para sistemas de telecomunicaciones digitales. Usando este esquema, se establece una disposición de cuatro cuadrantes o una «constelación» de puntos de símbolos con cada punto que representa una cadena corta de bits (por ejemplo, 0 o 1). Las ondas portadoras sinusoidales que se cambian de fase en 90 grados se modulan mediante esquemas de modulación digital,
modulación por desplazamiento de amplitud (ASK) o modulación de amplitud (AM) y se utilizan para transmitir los símbolos de la constelación.
La figura 1 muestra un ejemplo rudimentario de una constelación 16- QAM con fines de demostración. Tenga en cuenta que hay cuatro puntos en cada cuadrante de la constelación 16-QAM y cada punto equivale a cuatro bits de información, que van desde 0000 a 1111. En comparación, el esquema WiFi 4 64-QAM transporta 6 bits de información por punto de constelación , el esquema Wi-Fi 5 256 QAM lleva 8 bits de información por punto de constelación, y el esquema Wi-Fi 6 / Wi-Fi 6E 1024-QAM lleva 10 bits de información por punto de constelación.
A diferencia de los dispositivos Wi-Fi 5 que transmiten exclusivamente en el espectro de 5 GHz, los dispositivos Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E se benefician de la operación en las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz. Además, los dispositivos Wi-Fi 6E también pueden funcionar en la banda de 6 GHz. Esto equilibra las
velocidades de transmisión más altas que se pueden lograr en el espectro de 6 GHz, donde hay más canales de radio no superpuestos disponibles, menos dispositivos en funcionamiento y menos potencial de interferencia con oportunidades para transmitir en la banda de 2.4 GHz donde las características de propagación superiores (por ejemplo, el rango y la capacidad de pasar a través de materiales de construcción) pueden ser más adecuadas para aplicaciones de IoT (Internet de las cosas). Diseñar una infraestructura de cableado flexible que pueda acomodar la adición de futuros WAP y permitir una reconfiguración rápida de las áreas de cobertura puede ahorrar dolores de cabeza más adelante.
La Figura 2 muestra un enfoque de cableado de zona recomendado que utiliza cajas que albergan puntos de concentración de servicio (SCP) con capacidad de puertos adicionales para facilitar las conexiones a las salidas de servicio (SO) que se colocan en un patrón de cuadrícula. Además, debido a que la mayoría de los WAP están ubicados en el techo o en espacios de plenum donde es probable que se encuentren temperaturas más altas, se recomienda el uso de cables conductores sólidos, que exhiben una mejor estabilidad térmica y una menor pérdida de inserción que los cables conductores trenzados (3).
Consulte ANSI / BICSI 007 (4) y TIA TSB-162-B (5) para obtener pautas adicionales de diseño e instalación que describen un enfoque de cableado por zonas que maximiza la colocación de WAP y la flexibilidad de reconfiguración. Los canales de transmisión que tienen un ancho de banda 20 MHz o 40 MHz generalmente se agregan para crear la «tubería» o «autopista» para la transmisión inalámbrica. Por ejemplo, la tecnología Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E permite la transmisión de radio a través de cuatro u ocho canales unidos de 20 MHz que admiten un rendimiento máximo de 600.5 Mb/s y 1201 Mb/s, respectivamente. Sin embargo, el número limitado de canales no superpuestos de 20 MHz
y 40 MHz en las bandas de frecuencia de 2,4 GHz y 5 GHz hace que la realización del rendimiento máximo sea un desafío en estas frecuencias de transmisión. Si bien históricamente se ha permitido que los canales de transmisión de 80 MHz y 160 MHz permitan velocidades de datos más altas, en la
práctica, los canales más amplios rara vez se implementan debido a la disponibilidad limitada. Específicamente, solo seis canales de 80 MHz y dos de 160 MHz están disponibles en la banda de 5 GHz y puede ser difícil encontrar canales anchos en este espectro sin interferencias en entornos densos o de grandes empresas.
El problema de la disponibilidad limitada de canales anchos desaparece a medida que los países adoptan legislación para abrir 1,200 MHz de espectro en la banda de 6 GHz para uso sin licencia. Abrir esta porción del espectro aumenta el espectro total disponible para un dispositivo Wi-Fi 6E en un factor de aproximadamente cinco veces. Este es un espectro suficiente para ofrecer siete canales anchos adicionales de 160 MHz no superpuestos o catorce canales anchos de 80 MHz no superpuestos. Además, Wi-Fi 6E puede acomodar hasta ocho antenas y sus flujos espaciales asociados para una velocidad de datos teórica máxima sin precedentes de 9.61 Gb / s. Tenga en cuenta que, a diferencia de la transmisión Ethernet BASE-T de par trenzado equilibrado dúplex
completo, donde el rendimiento se fija en las orientaciones de transmisión y recepción, la velocidad especificada para las aplicaciones inalámbricas representa la suma del tráfico ascendente y descendente combinado. La Figura 3 resume las diferencias clave de capacidad entre las tecnologías Wi-Fi 4, Wi-Fi 5 y Wi-Fi 6 / 6E
Debido a las variables del ancho de banda del canal, el número de flujos espaciales y los mecanismos de señalización multiusuario, las implementaciones de Wi-Fi 5, Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E son altamente configurables. En general, el extremo inferior del rango de rendimiento está dirigido a pequeños dispositivos de mano con capacidad de batería limitada, como teléfonos inteligentes, el medio del rango de rendimiento está dirigido a computadoras portátiles, y el extremo más alto del rango de rendimiento está dirigido hacia aplicaciones especializadas al aire libre donde hay menos densidad de dispositivos en comparación con las interiores. La Figura 4 proporciona velocidades teóricas máximas para las implementaciones de Wi-Fi 5 de primera y segunda etapa, Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E
de segunda ola con sus dispositivos finales de destino.
Los dispositivos Wi-Fi 6E hacen uso de la formación de haces de múltiples antenas, una utilización espacial más eficiente y otras estrategias para mejorar el rendimiento y la operación de largo alcance. La conclusión es que los usuarios finales pueden esperar un rendimiento cuatro veces más rápido en entornos densos y un consumo de energía similar o ligeramente mejorado al realizar la actualización al equipo Wi-Fi 6E.
La Infraestructura Cableada
Al comparar las capacidades de Wi-Fi, es importante tener en cuenta que la velocidad máxima de datos realizables se ve afectada por el número de clientes, la sobrecarga del protocolo y la distribución espacial de los dispositivos del usuario final desde el punto de acceso. En algunos casos, incluso las velocidades de transferencia inalámbrica de datos de Wi-Fi 5 son lo suficientemente rápidas como para saturar un enlace de cableado de par trenzado de cobre balanceado 1000BASE-T proporcionado entre el router y el servidor (6). La proliferación de los clientes de Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E ciertamente dará como resultado velocidades de datos que regularmente excedan 1 Gb/s. Los switches 2.5GBASE T y 5GBASE- T pueden reducir o eliminar la preocupación de que un puerto de enlace ascendente Ethernet 1000BASE-T sea un cuello de botella para la transmisión de datos. Sin embargo, es importante tener en cuenta que solo se garantiza que el cableado de clase EA/ categoría 6A y de mayor clasificación admitirá 2.5/5GBASE-T en todos los entornos de instalación
y topologías de canal de hasta 100 m. Además, la posibilidad de obtener una capacidad de velocidad de datos inalámbrica de más de 5 Gb / s tiene serias implicaciones relacionadas con la selección de medios cableados para el enrutador al servidor y otras conexiones de enlace ascendente. A medida que la tecnología Wi-Fi madura para admitir más de 5 Gb / s, se requerirán dos conexiones 2.5 /
5GBASE para admitir cada WAP Wi-Fi 6E en una estrategia de implementación conocida como agregación de enlaces (consulte la Figura 2, que muestra dos canales que sirven a cada WAP).
La suma de enlaces de dos conexiones 10GBASE-T es previsible en el futuro, ya que se anticipa que el desarrollo de la tecnología Wi-Fi 7 admitirá velocidades del mundo real de 20 Gb/s (ver Figura 5). Hoy en día, múltiples estándares de telecomunicaciones, incluido ANSI/ TIA-568.1-E(7), recomiendan específicamente implementar dos tendidos de cableado de categoría 6A o superior en cada WAP.
Aunque los chips de radio Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E son igual o más eficientes que los chips inalámbricos de la generación anterior, están haciendo un procesamiento de señal significativamente más complejo y la cantidad de energía requerida para energizar estos dispositivos es mayor que para cualquier implementación previa. De hecho, debido a la complejidad, los WAP de Wi-Fi 5, Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E no pueden funcionar dentro del presupuesto de 13 vatios de Tipo 1 Power over Ethernet (PoE) y deben ser compatibles con un adaptador de corriente continua directo o 30 vatios de potencia remota tipo 2 PoE. Si bien es seguro para los humanos, la entrega de energía remota tipo 2 PoE, a una corriente aplicada de 600 mA por par, puede producir un aumento de temperatura de hasta 10 ° C (22 ° F) en los paquetes de cables (8) y crear un arco eléctrico que puede dañar los contactos del conector. El aumento de calor dentro de los paquetes tiene el potencial de causar errores de bits porque la pérdida de inserción es directamente proporcional a la temperatura. En entornos extremos, el aumento de temperatura y el arco de contacto pueden causar daños irreversibles en el cable y los conectores. Afortunadamente, la selección adecuada de cableado de red puede eliminar estos riesgos.
Consideraciones Adicionales del Diseño de la Infraestructura
Es posible que sea necesario actualizar los dispositivos de acceso inalámbrico existentes, los dispositivos del cliente, la red de back-end y la infraestructura de cableado para admitir completamente los dispositivos Wi-Fi de hoy en día que requieren suministro de energía Tipo 2. En todas las circunstancias, las salidas de servicio, los paneles de conexión y otro hardware de conexión utilizado en el canal deben cumplir con la norma IEC 60512-99-001 para garantizar que las superficies críticas de los sitios de contacto no se dañen cuando cuando se desconectan plug y tomas
bajo cargas de corriente de alimentación remota Tipo 2. Además, el uso de cables blindados de categorías 6A y 7A de Siemon, que admiten longitudes de canal más largas (es decir, no se requiere una reducción de la longitud a temperaturas elevadas para satisfacer los requisitos de pérdida de inserción TIAe ISO/ IEC) y reúnen los requisitos de confiabilidad mecánica hasta 75°C (167°F) para aplicaciones de alimentación remota PoE Tipo 2 en ubicaciones con una temperatura ambiente superior a 20°C (68°F). También, se pueden agrupar grandes cantidades de cables blindados sin la preocupación debido a la acumulación excesiva de calor dentro del cableado.
El diseño de una infraestructura de cableado para soportar de manera sólida la implementación de Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E requiere la consideración de las velocidades de conexión del switch, el servidor y el dispositivo comúnmente disponibles en la actualidad, así como las estrategias para soportar redundancia, actualizaciones de equipos y futuras tecnologías inalámbricas. Un enfoque de cableado de zona Grid- Based clase EA/categoría 6A que utiliza puntos de concentración de servicio alojados en la zona de cableado es una forma ideal de proporcionar suficiente densidad de puertos de repuesto para soportar la agregación de enlaces 2.5 /5GBASE-T en cada WAP según sea necesario, al tiempo que permite más utilización eficiente de puertos cuando las conexiones de equipos 10GBASE-T están disponibles.
El cableado de zona es muy flexible y permite una reconfiguración rápida de las áreas de cobertura y proporciona convenientemente capacidad adicional para acomodar la tecnología de próxima generación, que puede requerir la agregación de enlaces 10GBASE-T.
Los WAP adicionales se pueden incorporar fácilmente a la red inalámbrica para mejorar la cobertura con una interrupción mínima cuando hay puntos disponibles de conexión de reserva en un sistema de cableado de zona.
Siemon recomienda que cada gabinete de zona admita un radio de cobertura de 13 m (42 pies) con puntos de consolidación pre- cableados de 24 puertos disponibles para facilitar la conectividad del dispositivo plug and play. Para fines de planificación, se recomienda una capacidad de puerto de
reserva inicial del 50% (es decir, 12 puertos sin asignar). Es posible que sea necesario aumentar la disponibilidad de puertos de repuesto y / o disminuir el radio de cobertura si el recinto de la zona también brinda servicios a dispositivos de construcción inteligentes y salidas de telecomunicaciones
(TO). El cableado backbone debe tener un diseño mínimo de medios de fibra óptica multimodo con capacidad de 25 Gb / s para admitir la capacidad de enlace ascendente de Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E.
Las implementaciones de WAP pueden simplificar aún más mediante el uso de un conector de categoría 6A que puede terminar en el campo, como el ZPLUG® de Siemon, en el extremo del equipo del canal instalado. Si bien los conectores terminables en campo se pueden usar en configuraciones de enlace terminado en conector modular (MPTL), Siemon recomienda topologías de canal mínimo de 2 conectores para facilitar adiciones, movimientos y cambios, pruebas de campo y etiquetado.
Conclusión
Una evolución en la tecnología obliga a los consumidores a detenerse y cuestionar las opiniones heredadas sobre plataformas o sistemas operativos ampliamente implementados. Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E son doblemente disruptivos, ya que requieren una capacidad superior a 5 Gb/s y una alimentación remota Tipo 2 para un rendimiento óptimo, logrando rápidamente la postura de esperar y ver con respecto a la adopción de 10GBASE-T en apoyo de Aplicaciones de LAN una posición del pasado. Una arquitectura de cableado de zona adecuadamente diseñada e implementada que utiliza productos de
cableado de clase EA / categoría 6A o superior blindados y térmicamente estables diseñados para soportar la temperatura ambiente máxima TIA e ISO / IEC de 60°C (140°F) más el asociado aumento de calor generado por las cargas de corriente 600 mA tipo 2 PoE asegurarán que su infraestructura
de cableado sea un facilitador para Wi-Fi 6E y futuras aplicaciones inalámbricas
Referencias
IEEE Std 802.11ax™, “IEEE Standard for Information Technology – Telecommunications and Information Exchange Between Systems Local and Metropolitan Area Networks — Specific Requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications — Amendment: Enhancements for High Efficiency Wireless LAN ”, 2020
IEC 60512-99-001, “Connectors for Electronic Equipment – Tests and Measurements – Part 99-001: Test Schedule for Engaging
and Separating Connectors Under Electrical Load – Test 99A: Connectors Used in Twisted Pair Communication Cabling with
Remote Power”, 2012
Siemon white paper, “Advantages of Using Siemon Shielded Cabling Systems to Power Remote Network Devices”, 2013
ANSI/BICSI 007, “Information Communication Technology Design and Implementation Practices for Intelligent Buildings and
Premises”, 2017
TIA TSB-162-B, “Telecommunications Cabling Guidelines for Wireless Access Points”, 2020
APC, “Five Things to Know about 802.11ac”, 2013
ANSI/TIA-568.1-E, “Commercial Building Telecommunications Infrastructure Standard”, 2020
Siemon white paper, “IEEE 802.3at PoE Plus Operating Efficiency: How to Keep a Hot Application Running Cool”, 2010
Siemon white paper, “Zone Cabling and Coverage Area Planning Guide”, 2015
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