23 de junio de 2013

Algo más sobre IEEE 802.11ac

Ya me he ocupado varias veces antes del último estándar (pre-estándar aún, en realidad) para redes WLAN IEEE 802.11 ac, pero dado su impacto en los conceptos y arquitecturas emergentes (BYOD, IoE, colaboración con movilidad, etc.) me pareció importante seguir avanzando un poco más en el tema.
802.11ac es un salto significativo en lo que se refiere a tecnologías de acceso inalámbrico. Si lo comparamos con 802.11n (el que se encuentra comercialmente disponible en la mayoría de nuestros hogares), habría que destacar los siguientes rasgos:
  • Opera solamente en la banda de 5 GHz.
    802.11n opera tanto en 2,4 como en 5 GHz.
  • Utiliza canales mucho más anchos: 20, 40, 80 o 160 MHz.
    802.11n no soporta canales mayores de 40 MHz.
  • Implementa MIMO con hasta 8 cadenas espaciales, y hasta 4 cadenas por cada cliente (MU-MIMO).
    802.11n sólo puede utilizar hasta 4 cadenas espaciales, y de hecho los dispositivos actualmente disponibles en el mercado de mayor capacidad implementan 3.
  • La introducción de MU-MIMO es un salvo evolutivo muy importante.
  • Cada una de las cadenas espaciales, es capaz de transportar hasta 450 Mbps.
    En 802.11n cada cadena espacial tiene una capacidad de hasta 150 Mpbs.
Las mejoras que más impacto provocan
Como se puede ver, 802.11ac introduce cambios significativos en la operación de las actuales redes de acceso inalámbricas o Wi-Fi. En su momento, 802.11n introdujo cambios que tienen un impacto significativo en la performance de las redes inalámbricas, sin embargo 802.11ac ha traído nuevos cambios, de muy gran impacto.
  • Canales más anchos.
    Incrementar el ancho del canal que se utiliza impacta de modo directo en la velocidad con la que se los datos circulan en la red.
    Al llevar los canales hasta 160 MHz, es cuadruplicar la capacidad de las redes 802.11n.
    Si a esto le sumamos la implementación de codificación 256QAM 5/6 (802.11n utiliza hasta 64QAM 5/6), es fácil apreciar una de las bases de la capacidad de estas nuevas redes.
  • Mayor cantidad de cadenas espaciales.
    La multiplexación espacial de MIMO (Multiple Input Multiple Output) es el corazón de las nuevas redes inalámbrica (tanto 802.11n como ac) ya que permite transmitir simultáneamente múltiples señales sobre la misma frecuencia entre 2 dispositivos, multiplicando su capacidad de transporte. 802.11ac lleva MIMO hasta 8 cadenas espaciales simultáneas sobre la misma frecuencia.
    Pero además, 802.11ac implementa MU-MIMO (Multi-User MIMO), lo que permite que un access point 802.11ac trasmita simultáneamente hacia diferentes terminales.
    Es decir, se supera la limitación tradicional de las redes 802.11, de medio compartido, en el que el AP transmite alternativamente a los diferentes clientes conectados. Con 802.11ac es posible que el AP transmita simultáneamente a más de un cliente al mismo tiempo.
    Específicamente, el estándar prevé que los APs soporten hasta 8 cadenas espaciales simultáneas, hasta 4 cadenas espaciales por cliente.
  • Beamforming.
    Es un aspecto poco comentado de 802.11n, ya que era una implementación opcional poco explotada; ahora está incorporada en el estándar. Se trata de una tecnología que permite que las antenas y circuitos de control concentren el lóbulo de irradiación de radiofrecuencia del access point, de modo de concentrar la potencia en la dirección en la que se encuentra un  cliente, modificando de esta manera la forma de operación de las antenas omnidireccionales convencionales.
Hay quienes llaman a 802.11ac "802.11n mejorado". Es cierto que hay una evolución homogénea entre ambos protocolos, ¿acaso no es así la mayor parte de las veces? Pero si consideramos las novedades que se han introducido, creo que referirlo simplemente como una mejora de su predecesor es menospreciar el impacto de novedades como MU-MIMO.
Por otra parte, el nuevo estándar supone mejor software, mejores transmisores y mejores antenas. Todo para equiparar la capacidad del acceso inalámbrico con las redes GigabitEthernet actuales.

Más allá de las mejoras y posibilidades que ofrece 802.11ac, los especialistas todavía muestran algunas preocupaciones respecto de su implementación:
  • La primer preocupación mostrada es que al trabajar con canales de mayor ancho de banda, al mismo tiempo que se aumenta la capacidad de transmisión se introduce una mayor probabilidad de captar interferencias que afectarán sin dudas esa capacidad teórica.
  • Al operar en la frecuencia de 5 GHz. se tiene mayor capacidad de transporte, pero también es mayor la atenuación de la señal y esto impacta directamente en el alcance que tienen las conexiones, es decir, el área de cobertura es menor.
De cualquier modo, en conexiones domiciliarias (que es el primer sector del mercado al que han apuntado los fabricantes) nuestro cuello de botella por mucho tiempo será la velocidad de acceso a Internet.

Documentos de referencia:
Notas anteriores en el blog:

9 de junio de 2013

Los planos de operación de un dispositivo de red

Al hablar de dispositivos de networking, es habitual y frecuente hablar de capacidades y funciones, pero solemos olvidar que en todo dispositivo de red existen 3 planos diferentes y convergentes que hacen a las capacidades y prestaciones reales del mismo.
Seguramente los hemos encontrado mencionar muchas veces, pero no siempre están claros en nuestras consideraciones. Estos 3 planos son:
  • El Plano de Datos.
    Aunque no se lo mencione, es el habitualmente más considerado.
    Es aquel en el que se ejecutan las operaciones necesarias para el reenvío de tráfico.
    Un dispositivo de networking esencialmente no es origen ni destino de tráfico, sino un punto de paso en el establecimiento y mantenimiento de una comunicación ente 2 dispositivos terminales. Es lo que recibe el nombre de router en terminología de TCP/IP (no confundir con los dispositivos a los que comercialmente denominamos routers).
    Esas funciones de recepción y reenvío de tramas o paquetes son las propias del plano de datos, y son las que habitualmente merecen más atención. En este plano se da el "forwardeo" de tráfico, el encolado y priorización de tráfico, etc.
  • El plano de Control.
    Es el que permite al dispositivo desarrollar sus funciones de forwardeo. En este plano se administra toda la información correspondiente a la red en sí misma: protocolos de enrutamiento, tablas de enrutamiento, tablas de direcciones MAC, etc. Todos los protocolos que automatizan y dinamizan la operación de la red operan en este plano.
    Es el plano que hace efectivamente operativo el plano de datos.
  • El plano de Management.
    Es aquel en el que se ejecutan todas las funciones que nos permiten gestionar el dispositivo.
    Aquí operan los protocolos vinculados al management del dispositivo (telnet, SSH, http, https, SNMP, etc.).
Considerar y diferenciar estos 3 planos es esencial en muchos aspectos. 
Son esenciales al momento de definir la compra de equipamiento ya que nuestro diseño y proyecto requerirá funciones y protocolos específicos en cada uno de estos planos.
Es fundamental tener clara la diferencia al momento de evaluar operación y performance de la red, ya que se trata de tres planos independientes entre sí en su operación y desempeño.
Y es esencial considerarlos al definir e implementar políticas de seguridad, ya que asegurar solamente el plano de datos no asegura que la red se mantenga operativa y accesible. Mucho menos, si el comprometido es el plano de management, que es el esencial para tener acceso a toda la operación del dispositivo.