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802.11n y 802.11ac

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Agenda• 802.11n

▫ Introducción.

▫ Capa Física.

▫ Capa MAC.

• 802.11ac▫ Introducción.

▫  Visión Tecnológica.▫ Capa Física.

▫ Capa MAC.

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802.11n

• 802.11n es un estndar del I!!!" cu#o desarrolloco$ien%a en &eptie$'re del a(o 200) # *ueapro'ado en &eptie$'re del 200+.

• Tra'a,a en las 'andas de los 2.-M% # /M%o*reciendo co$pati'ilidad con las ersionesanteriores de 802.11.

INTRODUCCIÓN

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• Con la adopción de cada nuea capa *ísica" 802.11a eperi$entado un au$ento de cinco eces la elocidad de datos. !sta tasa de incre$entocontin3a con 802.11n con una elocidad de datos

de )00 M'ps en 20 M% # 400 M'ps en -0 M%.

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• 5as elocidades de datos en la capa *ísica de

802.11n se $e,oran signi*icatia$ente enco$paración a 802.11a # 802.11g a tra6s de la$ultipleación espacial utili%ando MIM7" #operando en la canal de -0M%.

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CAPA FÍSICA• 5a capa *ísica del estndar 802.11n se desarrolló 'asndose en la estructura de la $ultipleaciónpor diisión de *recuencia ortogonal 7F9M: de

802.11a.

• Formato de Trama Heredado y Mixto

  !n los siste$as 802.11n" el ;5C; ;rotocolo deConergencia de Capa Física: puede tener lossiguientes *or$atos< el T igtrougput:

=reen Field" el non>T 5egac#: # el T>Mied.

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▫ Modo Legado/sin alto rendimiento(Legacy/non-HT)< !ste $odo per$ite laco$pati'ilidad total con dispositios eredadosde las nor$as 802.11.

Cuando se tra'a,a en este $odo" las tra$as tienenun *or$ato eredado.

!l dispositio ta$'i6n tra'a,a en $odo &I&7&ingle>In>&ingle>7ut:? # no se puede usar concanales de -0 M%.

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▫ Modo Mixto HT< !ste $odo es para redes con un

e@uipo 802.11n # un entorno $ito de clientes 802.11n #clientes 802.11a'g.

;ara una co$unicación con dispositios eredados" todaslas trans$isiones se $antienen en el *or$ato de canal de20 M%.

;ara $a#or elocidad en la co$unicación" se utili%a en*or$ato de canal de -0 M%. !l canal de -0 M% se crea

usando dos canales ad#acentes de 20M% ,untos.

5os 'roadcasts # otras tra$as de control se enían encanales de 20 M% para per$itir @ue los dispositios de

nor$as anteriores puedan interoperar entre sí.

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▫ Modo Greenfield< !ste $odo es para una red

con clientes 802.11n conectados a un router802.11n. Bo a# $anera @ue dispositios de nor$as

anteriores co$prendan el protocolo de trans$isión.

  5a pri$er parte del pre$'ulo es una corta

secuencia de tra$a eredada de*inida co$o T>=>&TF en el 'orrador 802.11n:.

5os dispositios @ue inclu#en nor$as anteriores soncapaces de sensar @ue a# e@uipos 802.11n en la ecindad.

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• !l estndar 802.11n inclu#e Codi*icación

Conolutia de lo@ue CC:" ta$'i6nincorporada en los anteriores estndares 802.11.

•  &e agrega una opción de codi*icación deco$pro'ación de paridad de 'a,a densidad59;C: @ue $e,ora la capacidad e*ectia encondiciones de DF deter$inadas.

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• MIMO

▫ MIM7 descri'e un siste$a co$puesto por untrans$isor con $3ltiples antenas @ue trans$ite aun receptor el cual ta$'i6n est proisto de

$3ltiples antenas.

▫ !ste siste$a aproeca *enó$enos *ísicos en latrans$isión co$o la propagación $ultica$ino:

para incre$entar la tasa de trans$isión # reducirla tasa contraproducente de trans$isión en unsiste$a &I&7 conencional.

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▫ Etili%ado para trans$itir corrientes independientes dedatos o secuencias espaciales: so're di*erentes

antenas. &e de*inen *lu,os espaciales co$o corrientesde 'its trans$itidos a tra6s de di$ensionesespaciales separadas.

▫ Cuando arios *lu,os espaciales se utili%an con MIM7"se deno$ina $ultipleación por diisión espacial&9M:.

▫ Con MIM7&9M" la tasa de datos $i$a au$entaen *unción del n3$ero de *lu,os de datosindependientes. !l siste$a de'e contener el $is$on3$ero o $s de antenas co$o *lu,os de datos.

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• Multiplexacin espacial y di!ersidad

espacial.▫ En radio MIM7 enía $3ltiples se(ales de radio

al $is$o tie$po # se aproeca de $ultica$ino.Cada una de estas se(ales se deno$ina un *lu,o

espacial.

▫ Cada secuencia espacial es eniada desde supropia antena" utili%ando su propio trans$isor.

;or@ue a# algo de espacio entre cada una deestas antenas" cada se(al sigue una tra#ectorialigera$ente di*erente al receptor. !sto sella$a diversidad espacial .

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▫ Cada radio puede ta$'i6n eniar un *lu,o de datosdi*erentes de los otros radios. !l receptor disponede arias antenas" cada uno con su propia e$isorade radio.

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CAPA MAC• "gregacin de tramas<802.11n incorpora $ecanis$os de agrupación detra$as en las estaciones para así reducir el n3$ero

de eentos de contención.

▫  "-M#$% (Mac #er!ice $ata %nit "ggregation)  ;er$ite la agregación de $3ltiples tra$as !ternet

con un destino co$3n # las ensa$'la en una 3nicatra$a para poder trans$itirla.

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!ste $ecanis$o es el $s e*ectio de los dos

propuestos en la agregación" #a @ue est 'asado en eleco de @ue el *or$ato original de la tra$a es!ternet" cu#a ca'ecera es $s pe@ue(a enco$paración a la de 802.11.

Con este $ecanis$o" los M&9Es reci'idos desde lacapa 55C destinadas al $is$o receptor # de la$is$a categoría de sericio identi*icados con el$is$o TI9:" pueden ser acu$ulados en un 3nicoM;9E.

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▫  "-M&$% (Mac &rotocol $ata %nit

 "ggregation)

!ste $6todo es lee$ente di*erente de M&9E. !nlugar de ,untar tra$as !ternet" la agregación

M;9E traduce cada tra$a !ternet a *or$ato802.11 # luego ,unta las tra$as 802.11 dirigidas a undestino co$3n.

!sta colección de tra$as no re@uiere un encapsuladoaparte #a @ue #a son tra$as 802.11.

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• 'loc "cnoledgement*

▫ ;ara @ue el protocolo *uncione con*ia'le$ente" cadauna de las tra$as trans$itidas a una direcciónindiidual ni tra$as $ulticast ni 'roadcast: esin$ediata$ente con*ir$ada por el receptor.

▫ 5a agregación M&9E no per$ite ca$'ios a este*unciona$iento. 5a tra$a agregada es con*ir$ada"igual @ue cual@uier tra$a 802.11.

▫ !n *or$a di*erente" para la agregación M;9E" cadauna de las tra$as 802.11 indiiduales constitu#entesde'e con*ir$arse.

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▫ !ste $6todo co$pila todas las con*ir$aciones delas tra$as indiiduales constitu#entes producidaspor la agregación M;9E en una 3nica tra$aretornada por el receptor al e$isor.

▫  Así per$ite un $ecanis$o rpido # co$pactopara i$ple$entar una retrans$isión selectia desola$ente a@uellas tra$as constitu#entes @ue no

*ueron con*ir$adas.

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• +spacio Intertrama ,educido

▫ Cuando la agregación de tra$as no es posi'le"802.11n proee un $ecanis$o @ue reduce eloeread inolucrado con la trans$isión de uncon,unto de tra$as a di*erentes destinos.

▫ !ste $ecanis$o reduce el espacio intertra$aentre la recepción de una tra$a" típica$ente unatra$a de con*ir$ación:" # la trans$isión de latra$a siguiente.

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802.11ac

• 802.11ac es el nueo estndar e$ergente delI!!!" desarrollado del 2011 al 201) # apro'adoen !nero del 201-.

• ;uede decirse @ue 802.11ac es una ersión $srpida # escala'le del 802.11n.

INTRODUCCIÓN

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• !specí*ica ca$'ios en el estndar 802.11 tanto

para la capa *ísica co$o para la MAC"per$itiendo<

▫ Me,oras signi*icantes en el rango inal$'rico # de

co'ertura en la 'anda de los /=%.

▫ Trougput de enlace de al $enos /00M'ps.

▫ Trougput $ulti>estación de al $enos 1='ps.

▫ Co$pati'ilidad acia atrs # coeistencia con

dispositios 802.11 en la 'anda de los /=%.

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¿Cómo se logra el aumento de velocdad!

5a $e,ora en la elocidad es el producto de tres *actores<

. anales m0s anc1os< 802.11ac cuenta con el

soporte $andatorio para canales de 20" -0 # 80M%. Al duplicar el anco del canal se duplica la elocidad.

2. Modulacin m0s densa< t6cnica de $odulación7F9M # au$enta el ta$a(o de constelación a

2/4AM" por lo @ue en e% de trans$itir un $i$ode 4'its en cada su'>portadora" trans$ite 8.

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3.  "umento en el n4mero de flu5os

espaciales< de*ine asta 8 *lu,os espaciales"con un $i$o de - *lu,os por cliente. Cada*lu,o adicional au$enta la elocidad agregada.

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"I#IÓN T$CNO%Ó&IC'• 7pera 3nica$ente en la 'anda de los /=%" lo @ue

per$ite eitar $uca de la inter*erencia en la 2.-=%"

inclu#endo los auriculares luetoot # los ornos$icroondas.

• !tensión de operaciones MIM7 de un siste$a @ue

soporta - *lu,os espaciales a uno @ue soporta 8. ;araesto" se re@uiere una colección de antenas con 8independientes cadenas de radios # antenas.▫ Cada *lu,o espacial re@uiere su propio siste$a de

trans$isión.

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• 7pción de un interalo de guarda corta # un

$e,or rango usando los códigos de corrección deerrores acia adelante" loG>densit# parit# cecH59;C:.

• ea$*or$ing< $ientras en el 802.11n su uso eraopcional" aora es $andatorio" especi*icandouna i$ple$entación estndar de 'ea$*or$ing@ue *acilitar la interopera'ilidad.

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D(erencas entre 802.11n ) 802.11ac

• 802.11ac re@uiere @ue toda trans$isión seaeniada co$o un agregado M;9E A>M;9E:"

dada su e*iciencia.

• !tiende los $ecanis$os de acceso al canal de

802.11n< detección de portadora irtual # 'acHo**ocurre en un canal pri$ario 20M%? CCA esluego usado para el resto de los su'canalesin$ediatos antes de trans$itir en ellos.

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• !tensiones de los $ecanis$os DT&CT& del

802.11n.

• 802.11n introduce Deduced Inter*ra$espacingDIF&:" lo @ue reduce los oereads entre

trans$isiones consecutias" sin e$'argo se ade$ostrado @ue el uso de los A>M9;E resuele$uco del $is$o pro'le$a $s e*iciente$ente.;or lo @ue dispositios operando en el $odo802.11ac no tienen per$itido trans$itir DIF&.

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C'*' +,#IC'• 'eamforming y M%-MIMO

▫ T6cnica de procesa$iento de se(ales utili%adapara controlar la direccionalidad de larecepción o trans$isión de una se(al.

▫ 9ispositios con $3ltiples antenas puedenacerlo acia otros dispositios" eniandopatrones de energía.

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▫ 802.11ac agrega la capacidad de @ue el

receptor a#ude al trans$isor en el 'ea$*or$ing para @ue aga un $e,or tra'a,o.

▫ Ta$'i6n lla$ado &oundingJ o sondear:"

per$ite al @uien est6 aplicando la t6cnicadirigir la energía trans$itida acia el receptorcon precisión" dirigiendo el *lu,o de datos a undestinatario en particular.

▫ 802.11ac per$ite la trans$isión si$ultneapara $ulti>usuarios MIM7 ME>MIM7:.

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▫ ME>MIM7 per$ite en re>uso espacial" donde

el $is$o canal puede usarse en reasdi*erentes por el $is$o A;.

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• anal de ,adio

▫ ;ara au$entar el trougput" se introducendos nueos ancos del canal< 80M% #140M%.

▫ 9ada las li$itaciones para encontrarespectros de 140M% contiguos" 802.11ac

per$ite @ue canales de 140M% sean o un3nico 'lo@ue contiguo" o dos canales de80M% no contiguos.

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• Transmisin* Modulacin6 odificacin e

Inter!alo de Guarda

▫ 802.11ac utili%a 2/4>AM.

▫ 5a constelación 2/4>AM tiene 14 ca$'iosde *ase # 14 nieles de a$plitud.

▫En enlace con codi*icación 2/4>AMper$ite trans$itir 8 'its" lo @ue au$enta la elocidad en un ))K.

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▫ !l uso de 2/4>AM re@uiere códigos de

corrección de errores con $s altoper*or$ance" por lo @ue se utili%a un códigode 5oG>9ensit# ;arit# CecH 59;C:.

▫ Interalo de guarda 'a,a de 800ns a -00ns"lo @ue proee una $e,ora de 10K en eltrougput.

▫ !l uso del interalo de guarda es opcional.

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• 7elocidades de $atos

▫ !stn deter$inadas por la co$'inación de laancura del canal" $odulación # codi*icación"n3$ero de *lu,os espaciales # el interalo deguarda.

-00M'ps 2 *lu,os espaciales en -0M% guardacorta:.

+00M'ps 2 *lu,os espaciales en 80M% guardacorta:.

1='ps.

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C'*' -'C• Tramado

▫ 802.11ac $antiene el *or$ato de la tra$a

usado por sus predecesores" con pocosca$'ios.

▫ !tiende el ta$a(o $i$o de la tra$a de

casi 8000 '#tes a 11000 '#tes" incre$entandola a'ilidad de agregar tra$as de capassuperiores.

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▫ 5a agregación de tra$as es introducida para$e,orar la e*iciencia de la red.

▫ 9ado @ue una de las $a#ores ra%ones deloeread en 802.11 es ad@uirir el canal para

poder trans$itir" se utili%a la agregación.

▫ 5a agregación tra'a,a dis$inu#endo lacantidad relatia de oeread al per$itir a undispositio o'tener acceso al canal # luego usaresa oportunidad para trans$itir $3ltiplestra$as.

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▫ Todas las tra$as trans$itidas utili%an el M;9Eagregado A>M;9E:" # el MAC to$a toda laresponsa'ilidad del tra$ado" $ientras @ue lacapa *ísica tra'a,a 3nica$ente con la longitud

total de lo @ue transporta.

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• &rocesos de "cceso al Medio

▫ Con los nueos ancos de 'andas de los canales" sonnecesarias nueas reglas para deter$inar si el canalest li're.

▫ En A; 802.11ac de'e ser capa% de per$itir a losclientes de 802.11a o 802.11n asociarse.

▫ ;ara esto" se utili%an interca$'ios de DT&CT& con

algunas $odi*icaciones.

▫ ;er$ite @ue el anco de 'anda del canal seadeter$inado tra$a por tra$a" para el uso $s

e*iciente del espectro disponi'le.

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▫ &e introduce la ter$inología de canales pri$arios

 # no>pri$arios.

▫ !l canal pri$ario es el canal usado para trans$itiren su anco de 'anda natio. ;or cada anco de

 'anda de un canal" a# un canal pri$ario. ;ara trans$itir una tra$a de -0M% en su canal

pri$ario de -0M%" los canales 40 # 4- de'en estarli'res.

▫ 802.11ac puede co$partir el espectro $se*iciente$ente por@ue la detección de redes encanales no>pri$arios es $e,or.

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• ,T#/T#

▫ 802.11ac de*ine un protocolo DT&CT& $e,orado.

▫ DT&CT& puede ser usado para deter$inar

cundo el canal est li're # por cunto.

▫ !l iniciador del interca$'io CT& trans$ite losCT& en tasas de 802.11a" #a @ue es entendido portodos los destinatarios.

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▫ ;ara $ane,ar el acceso a un canal $s anco" se

enía una trans$isión 802.11a # luego la tra$a esduplicada por los $3ltiples canales. !n canales$s ancos" se pueden re@uerir tres o asta sietetra$as duplicadas.

▫ Tra$as duplicadas son usadas para crearse(ali%ación de anco de 'anda din$ico.

▫ DT&CT& tra'a,an ,untas para negociar el ancode 'anda. M3ltiples redes pueden usar este$6todo para acceso co$partido al los $is$oscanales.