Los nuevos chipsets Wifi 6 mejoran la conexión inalámbrica

Wifi es probablemente el protocolo inalámbrico más exitoso en la historia de las telecomunicaciones gracias a su proliferación en la industria, oficina, productos de consumo y telecomunicaciones. Se está volviendo más difícil encontrar electrónicos de consumo "inteligentes" que no tengan Wifi o Bluetooth, y no deberíamos esperar que estos protocolos desaparezcan pronto. El nuevo protocolo Wifi 6 continúa innovando sobre productos pasados para expandir las capacidades de Wifi a tasas de datos más altas y más flujos espaciales. Además, el paisaje de bandas de frecuencia cambia con Wifi 6, con 4 anchos de banda posibles en cada canal.

Algunos de los productos originales de Wifi 6 lanzados por fabricantes importantes fueron SoCs de empresas como MediaTek, que apuntaban al mercado de smartphones 5G. Otros fabricantes importantes de redes y telecomunicaciones como Broadcom y Qualcomm lanzaron productos competitivos. Hoy, otros fabricantes de semiconductores están desarrollando su propio portafolio de chipsets Wifi 6 apuntando a cualquier producto inalámbrico.

Antes de introducir algunas opciones de chipsets Wifi 6 para nuevos electrónicos, veamos las especificaciones técnicas en el Estándar IEEE 802.11ax, así como qué ha cambiado en Wifi 6 en comparación con las generaciones anteriores de Wifi.

Qué ha cambiado en Wifi 6

La generación más nueva de Wifi es similar a las generaciones anteriores en términos de frecuencia, pero los cambios principales se centran alrededor de flujos espaciales, tasa de datos y asignación de ancho de banda. La idea aquí es acomodar demandas para más dispositivos en red en entornos empresariales, de oficina, hogar y vehículos, pero sin sacrificar el rendimiento o alejarse demasiado del rango de frecuencia fundamental en Wifi de 5 GHz.

¿Cómo podemos simplemente aumentar la tasa de datos y el número de dispositivos que pueden ser atendidos en el nuevo estándar sin aumentar la frecuencia portadora (o el número de portadoras, como se hace en 5G)? La respuesta está en la modulación y en la expansión de bandas de frecuencia, que son críticas para proporcionar una tasa de datos más alta y más portadoras, respectivamente. Los chipsets Wifi 6 soportan MU-MIMO (multiusuario, entrada múltiple salida múltiple), que proporciona multiplexación espacial para flujos de datos de múltiples usuarios. En otras palabras, usuarios de red separados espacialmente pueden acceder a un canal al mismo tiempo, y la dirección del haz es utilizada por el router/punto de acceso para enviar datos de vuelta al usuario que lo solicita.

Tenga en cuenta que MU-MIMO se utiliza tanto en el enlace ascendente como en el descendente, lo que significa que la tasa de datos máxima se aplica en ambas direcciones siempre y cuando ambos dispositivos sean compatibles con esta tasa de datos. Esto pone presión sobre los diseñadores de antenas para construir antenas de arreglo en fase MIMO y seleccionar los transceptores adecuados para soportar la formación de haces. En cuanto al aspecto de la antena, he escrito sobre esto en otro artículo reciente. La interfaz con la antena de arreglo en fase requiere componentes para implementar el desplazamiento de fase a cada emisor, ya sea con conmutación analógica o alterando digitalmente la fase de la señal emitida.

Wifi 6E hasta 7 GHz

Justo cuando todos se están acostumbrando a Wifi 6, también se ha lanzado Wifi 6E bajo una extensión del estándar IEEE 802.11ax. La aprobación del lanzamiento de productos Wifi 6E aún estaba pendiente a finales de 2020, con la aprobación regulatoria aún necesaria para expandir el Wifi existente a la banda de 6 GHz. La FCC aprobó el primer dispositivo comercial Wifi 6E en diciembre de 2020, y la alianza Wifi ahora tiene un programa de certificación 6E para desarrolladores. Wifi 6E incluye 1200 MHz adicionales de espectro más allá del extremo superior de Wifi de 5 GHz, como se muestra en el gráfico a continuación.

Esta extensión hasta frecuencias de ~7 GHz permitirá dispositivos de triple banda, es decir, productos que pueden servir 3 bandas posibles simultáneamente. Actualmente, solo hay unos pocos chipsets que soportarán productos de triple banda, los cuales presentaré a continuación.

Wifi de 2.4/5 GHz vs. Wifi 6/6E

En la tabla a continuación, he resumido algunas de las especificaciones de rendimiento importantes para Wifi a 2.4/5 GHz, y para Wifi 6. Tenga en cuenta que he omitido Wifi 6E porque las especificaciones son básicamente las mismas, el protocolo simplemente opera en frecuencias más altas como se muestra en el gráfico anterior. De esta tabla, podemos ver claramente que hay muchos aspectos de Wifi 6 que lo hacen más atractivo para los diseñadores. Estos incluyen el rango de frecuencia más amplio en cada canal, el uso de 1024-QAM vs. 64- o 256-QAM, y más flujos espaciales para servir a un mayor número de usuarios.

De la tabla anterior, deberíamos poder ver que el sistema solo puede alcanzar la tasa de datos máxima gracias a 1024-QAM en comparación con Wifi 5 bajo el estándar 802.11ac. Sin embargo, lo grandioso de Wifi 6 es que la tasa de datos más alta y el multiplexado espacial se extienden hasta 2.4 GHz, lo que representa una gran mejora sobre otros Wifi de 2.4 GHz.

Compatibilidad hacia atrás

Cada vez que se lanza una nueva generación de una tecnología clásica, todos se preocupan por la compatibilidad hacia atrás con generaciones y productos anteriores. Wifi 6 no es diferente. Sin embargo, los estándares permiten la compatibilidad hacia atrás entre Wifi 6/6E y 802.11a/b/g/n/ac. Obviamente, los dispositivos finales no experimentan el aumento de la tasa de datos solo porque se actualizó un punto de acceso a un producto Wifi 6, los dispositivos cliente también necesitan ser compatibles con Wifi 6 en ese caso.

Actualmente, hay una serie de productos de red Wifi 6 como conmutadores y enrutadores en el mercado, pero todavía estamos esperando ver que los productos Wifi 6E estén disponibles. Algunos teléfonos inteligentes más nuevos también están habilitados para Wifi 6 gracias a SoCs más recientes de compañías como MediaTek y Broadcom.

Chipsets de Wifi 6 de Hoy

En la siguiente sección, veremos algunos componentes disponibles para chipsets Wifi 6 y Wifi 6E. Solo un pequeño número de fabricantes ha entrado en esta arena y ha desarrollado carteras de productos para admitir Wifi 6, pero podemos esperar que más fabricantes de componentes apoyen el ecosistema Wifi 6/6E a medida que avanza el tiempo. Los componentes disponibles apuntan a una gama de aplicaciones e industrias, y pueden proporcionar multiplexación espacial de banda dual o de triple banda a altas tasas de datos.

ON Semiconductor QCS-AX-Dx

La familia QCS-AX de ON Semiconductor apunta a una gama de aplicaciones comerciales y de consumo de Wifi 6. La línea de productos QCS-AX-Dx es un grupo de productos integrados de banda base + transceptor que admiten diferentes niveles de multiplexación espacial y diferentes frecuencias. Estos componentes de banda base + transceptor proporcionan flujos espaciales 4x4 + 8x8, 5x5 + 2x2, y 5x5 + 4x4 a 2.4 GHz o 5 GHz, respectivamente. También están disponibles componentes de banda dual. Algunos productos finales objetivo para estos componentes incluyen puntos de acceso inalámbricos, repetidores de malla y extensores Wifi.

NXP Semiconductors 88W9064 y 88W9068

Estos dos SoCs controladores de punto de acceso son soluciones de acceso inalámbrico de banda dual 4x4 (88W9064) y 8x8 (88W9068) para sistemas Wifi 6. El 88W9068 está destinado para dispositivos con grandes colas de tráfico e incluye características de gestión en el dispositivo para asegurar un alto rendimiento de datos. Este componente admite tasas de datos de hasta 4.8 Gbps para otros dispositivos Wifi 6, y se conecta a un controlador anfitrión externo a través de PCIe Gen3.

El controlador SoC 88W9064 ofrece una tasa de datos más baja de 2.4 Gbps y solo proporciona multiplexación espacial 4x4. Sin embargo, este componente incluye Bluetooth 5 integrado para acceso en hogares y empresas, lo que lo hace útil en puntos de acceso para productos de redes inteligentes para el hogar, comercios y oficinas. Dado que este componente es solo un controlador, no se utilizaría para redes en dispositivos móviles, en su lugar se usaría un SoC MCU dedicado. Un producto similar que se dirige al sector automotriz es el 88Q9098, que proporciona Wi-Fi 6 2x2 + Bluetooth 5.1 para los usuarios finales.

Suite Qualcomm Networking Pro

La suite de productos Networking Pro de Qualcomm se dirige a equipos de red para LAN empresariales en edificios de oficinas y grandes campus. Estos componentes soportan frecuencias Wifi 6/6E con un alto número de flujos espaciales en un paquete pequeño. Comparados con otros componentes en esta lista, estos SoCs están altamente integrados con un conjunto de características en chip optimizadas para la programación de subida/bajada, seguridad y un alto número de usuarios. Como ejemplo, el componente Networking Pro 1610 soporta un rendimiento sostenido para hasta 2000 usuarios en un solo punto de acceso. También se interconecta con periféricos externos a través de PCIe 3.0, PCIe 2.0, PTA Coex, I2S, I2C, Ethernet, SD/eMMC, SDIO, SPI, UART y USB 3.0 a 2.2 GHz.

Aunque la suite Networking Pro se dirige principalmente a productos en red, Qualcomm también ofrece productos centrados en móviles y automoción dentro de esta línea de productos. Por ejemplo, el componente QCA6696 soporta Wifi 6 y Bluetooth 5.2 para redes dentro del vehículo e intervehiculares con MIMO 2x2+2x2. La suite FastConnect 6xxx soporta dispositivos móviles con un SoC integrado que soporta Wifi 6/6E y Bluetooth 5.2 a tasas de transferencia de datos multigigabit por canal.

Redes Inalámbricas Potenciadas con Wifi 6/6E

Hoy en día, los chipsets Wifi 6 están abriéndose camino en el espacio de redes, y es solo cuestión de tiempo antes de que los smartphones, electrodomésticos, productos inteligentes IoT y otros dispositivos adopten el mismo estándar. Los chipsets Wifi 6E aún son nuevos y pasará algún tiempo antes de que estos sean adoptados en más productos. Sin embargo, las empresas innovadoras pueden utilizar los conjuntos de componentes mostrados arriba para moverse rápidamente al mercado con nuevos productos. Eventualmente, veremos el mismo tipo de integración de transceptor/PHY en procesadores que vemos con otros protocolos de alta velocidad/alta frecuencia.

Además de los chipsets Wifi 6/6E mostrados arriba, los productos inalámbricos más avanzados necesitarán una gama de otros componentes. Los componentes mostrados arriba son los componentes principales requeridos para soportar las funciones de red en Wifi 6/6E; algunos otros componentes básicos para sistemas de redes inalámbricas incluyen:

• MCU, FPGA o MPU como controlador principal

• ICs de conformación de haz para arrays en fase

• Reguladores de potencia pequeños

• Capacitores de baja ESL

Una vez que hayas elegido tu chipset Wifi 6 y sea el momento de seleccionar otros componentes de apoyo, puedes utilizar las funciones avanzadas de búsqueda y filtrado en Octopart para encontrar los componentes que necesitas. Las funciones del motor de búsqueda de electrónica en Octopart pueden ayudarte a elegir componentes Wifi 6/6E por fabricante, especificaciones técnicas y muchos otros filtros para satisfacer tus necesidades. También puedes acceder a datos de precios de distribuidores, inventario de partes, especificaciones de partes y datos CAD, y todo está libremente accesible en una interfaz fácil de usar. Echa un vistazo a nuestra página de conectores para encontrar los componentes que necesitas.

Mantente al día con nuestros últimos artículos suscribiéndote a nuestro boletín.