IEEE 802.11n es una versión del estándar 802.11 para redes Wi-Fi que apareció en 2009. Recibió el nombre Wi-Fi 4 [1] . Opera en las bandas de 2,4 y 5 GHz (los dispositivos que soportan la banda de 5 GHz son mucho menos comunes), permite alcanzar velocidades de hasta 150 Mbps con un ancho de canal de 40 MHz para cada antena independiente [2] .
Esta norma fue aprobada el 11 de septiembre de 2009 [3] [4] .
802.11n proporciona tasas de transferencia de datos de 4 a 11 veces más rápidas que los dispositivos 802.11g (que tienen una velocidad máxima de 54 Mbps) cuando se usa en modo 802.11n con otros dispositivos 802.11n. Teóricamente, 802.11n es capaz de proporcionar velocidades de transferencia de datos de hasta 600 Mbps brutos, utilizando la transmisión de datos a través de cuatro antenas a la vez; sin embargo, normalmente se encuentran soluciones 802.11n con una antena y velocidades de hasta 150 Mbps.
Los dispositivos 802.11n pueden admitir el funcionamiento en las bandas de 2,4 o 5,0 GHz.
Además, los dispositivos 802.11n pueden operar en tres modos [5] :
La versión preliminar del estándar 802.11n (DRAFT 2.0) es compatible con muchos dispositivos de red modernos. La versión final del estándar (DRAFT 11.0), que fue adoptada el 11 de septiembre de 2009, proporciona velocidades de hasta 300 Mbps, E/S multicanal, conocido como MIMO , y mayor cobertura.
La velocidad de datos real siempre es menor que la velocidad del canal. Para Wi-Fi, la tasa de transferencia de datos real suele diferir en más de un factor de dos hacia abajo [6] .
Además, hay varios otros factores que limitan el rendimiento real:
Vale la pena señalar que cuando se trabaja en el estándar 802.11b o cuando se proporciona un modo compatible con él, solo hay tres canales que no se superponen, es decir, que no interfieren entre sí (generalmente estos son el 1, 6 y 11). ). Es decir, si un vecino detrás de la pared tiene un punto de acceso en el primer canal y en su casa en el tercero, estos puntos de acceso interferirán entre sí, lo que reducirá la tasa de transferencia de datos.
Con el estándar 802.11n, los dispositivos pueden usar las bandas de 2,4 o 5 GHz, lo que mejora la confiabilidad de la comunicación al reducir los efectos de la interferencia de radiofrecuencia. A partir de 2008, casi todos los clientes 802.11n basados en CardBus y ExpressCard solo pueden funcionar en la banda de 2,4 GHz, y solo algunos de los adaptadores incorporados admiten ambas bandas [7] .
La especificación 802.11n proporciona canales estándar de 20 MHz, así como canales de banda ancha de 40 MHz. Esta solución aumenta el rendimiento a 150 Mbps brutos por flujo. Cabe señalar que solo se puede colocar un canal de banda ancha en la banda de 2,4 GHz, para esto 2 de los 3 canales que no se superponen (6º y 1º o 11º) deben estar libres, lo que es imposible en edificios de apartamentos. Con canales de 20 MHz, el estándar proporciona solo alrededor de 72 Mbps brutos por flujo [2] .
El estándar 802.11n introduce una innovación importante: MIMO ( entrada múltiple, salida múltiple - "muchas entradas, muchas salidas"), con la ayuda de la cual se lleva a cabo la multiplexación espacial: transmisión simultánea de varios flujos de información a través de un canal, así como el uso de propagación multitrayecto para la entrega de señales , lo que minimiza los efectos de la interferencia y la pérdida de datos, pero requiere múltiples antenas. Es la posibilidad de transmisión y recepción simultánea de datos lo que aumenta el rendimiento de los dispositivos 802.11n [7] .
A principios de 2013, la mayoría de los puntos de acceso ofrecidos por los fabricantes soportan MIMO 2x2 o 1x1, es decir, SISO (streaming único). Los adaptadores Wi-Fi integrados en los dispositivos móviles suelen admitir el modo SISO.
Los dispositivos IEEE 802.11n generalmente usan configuraciones de antena 3x3 o 2x3 para transmitir y recibir información, pero es posible que se admitan otras con el tiempo. Los modelos más simples implementan un esquema de un circuito de radio de transmisión y dos de recepción (ya que los suscriptores generalmente descargan datos, no transmiten). Los usuarios con mayores requisitos de velocidad de datos podrán comprar modelos con una configuración de antena 4×4 [7] .
El estándar de fuente de alimentación ( PoE ) IEEE 802.3af-2003 no proporciona la potencia necesaria para alimentar los puntos de acceso con configuraciones de antena de 3x3 y superiores. Fue reemplazado por el estándar IEEE 802.3at-2009 , que prevé una duplicación de la potencia máxima, que es suficiente para alimentar dispositivos con una configuración de antena 4×4.
Dado que los puntos de acceso que admiten este estándar, el rendimiento puede superar los 100 Mbps, los canales Fast Ethernet pueden convertirse en un cuello de botella en la ruta del tráfico de red. Por lo tanto, al implementar una red inalámbrica, es conveniente utilizar conmutadores Gigabit Ethernet .
Los componentes basados en IEEE 802.11n están diseñados para ser compatibles con dispositivos 802.11b y 802.11g en la banda de 2,4 GHz y con dispositivos 802.11a (5 GHz) [8] . Se espera que las redes 802.11n más nuevas tengan clientes heredados durante algún tiempo, por lo que las implementaciones de WLAN deberían considerar admitirlas.
El estándar 802.11n admite varios modos de operación en un entorno mixto, en presencia de dispositivos que implementan solo los estándares 802.11g, 802.11b y 802.11a más antiguos. Las siguientes medidas están incluidas en los niveles MAC y PHY del estándar 11n: protección a nivel PHY (Protección de formato de modo mixto, Protección L-SIG TXOP: todas las transmisiones 11n se realizan dentro de marcos de transmisión 802.11a o 802.11g), la uso de doble protección CTS en cada canal de 20 MHz mitad de 40 MHz (capa PHY), protección de capa MAC por tramas RTS/CTS o transmisión de tramas CTS.
En ausencia de interferencias con la propagación de ondas de radio, las áreas de LAN inalámbrica suelen tener forma de toro [9] . Las tecnologías MIMO y de multiplexación espacial proporcionadas por el estándar 802.11n hacen que las zonas sean menos predecibles y regulares, ya que la forma comienza a depender de las condiciones de la sala. Por lo tanto, es posible que sea necesario actualizar la instrumentación de planificación de red.
Los puntos de acceso inalámbricos y los clientes 802.11n negocian anchos de canal y flujos espaciales . El número de flujos espaciales depende del número de antenas. Por lo tanto, el ancho de banda máximo teórico solo se puede lograr en una configuración 4x4: cuatro antenas transmisoras y cuatro receptoras. El estándar 802.11n define el índice del esquema de modulación y codificación ( English modulation and coding Scheme. MCS ) como un número entero de 0 (correspondiente al modo más lento, pero confiable) a 31 (el modo más rápido, pero sensible a las interferencias de radio). El índice determina el tipo de modulación de radiofrecuencia, la tasa de codificación , el intervalo de protección y el ancho del canal . Juntos, estos parámetros definen una velocidad de datos teórica que oscila entre 6,5 Mbps y 600 Mbps. La velocidad máxima se puede lograr utilizando todas las opciones posibles del estándar 802.11n [10] .
El tipo de modulación (por ejemplo, BPSK de 802.11 o QAM de 802.11a ) y la tasa de codificación determinan cómo se transmiten los datos por aire. Las técnicas de modulación más nuevas pueden ser más eficientes y admitir velocidades de datos más altas, mientras que las más antiguas sirven para proporcionar compatibilidad con versiones anteriores . Lograr una velocidad de conexión máxima de 300 Mbps requiere que tanto el punto de acceso como el dispositivo cliente admitan dos flujos espaciales y dupliquen el ancho del canal de 40 MHz [10] .
La especificación 802.11n fue ratificada el 11 de septiembre de 2009.
En Rusia, este estándar está certificado oficialmente. Se permite el uso de equipos del estándar 802.11n en Rusia en los rangos de 2400-2483.5, 5150-5350 y 5650-5725 MHz por orden del Ministerio de Telecomunicaciones y Comunicaciones Masivas de Rusia del 14 de septiembre de 2010 No. 124 “En aprobación de las Reglas para el uso de equipos de acceso radio. Parte I. Reglas para el uso de equipos de acceso por radio para la transmisión inalámbrica de datos en el rango de 30 MHz a 66 GHz. La preparación de las normas para la aplicación de la norma estuvo a cargo del Instituto de Investigación Científica de Radio de la Empresa Unitaria del Estado Federal (NIIR).
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