Estudio y evaluación de comunicaciones Wi-Fi basadas en IEEE 802.11ac

Abstract

Nowadays most of our society has the necessity to be connected to the internet, whether it is to keep in touch with their friends or family, to visit social networks, to get the latest news, etc. It's for that reason that more and more, establishments such as restaurants, shopping malls and even public places like City Halls have been investing in Wi-Fi technologies to satisfy clients and the citizens. In fact, it's not surprising that different technological companies (automotive, mobile equipment, etc.) are developing their products with support to Wi-Fi included. In this document, we have carried out a background study and analysis of the most advanced standard released to the market so far. We are obviously talking about the IEEE 802.11ac standard; this standard offers high transmission speeds and has the capacity to support MU-MIMO technologies. Furthermore, it works in a frequency band that is not very used, the 5 GHz band, thus avoiding most of the interference that we could have in the typical of 2.4 GHz band. Throughout the sections devoted to provide a theoretical background, we will argue the reasons why the IEEE 802.11ac standard has higher speeds than previous ones. We will also explain what MU-MIMO technologies are based on and the new rules that are incorporated into this standard for medium access. Furthermore, we provide a comparison between the different Wi-Fi bands in order to understand why there is such a difference in interference levels. After the theoretical background we present the results of an exhaustive measurement campaign intended to assess the performance in terms of the throughput, the real speed that the network is able to support at application level, both for the IEEE 802.11ac standard and the IEEE 802.11n. Those measurements have been done as function of the distance and the number of clients on the network. By doing this we have been able to check the performance limitations of a Wi-Fi product with commercial IEEE 802.11ac. Lastly, we have studied the coexistent of two Wi-Fi networks to analyze, with different scenarios, their combined behavior.

Hoy en día, gran parte de la sociedad tiene la necesidad de estar conectada a la red, ya sea para poder comunicarse con amigos o familiares, para visitar redes sociales, para informarse de las noticias de la actualidad, etc. Es por esto que cada vez más, establecimientos públicos como restaurantes y centros comerciales e incluso estamentos públicos como los ayuntamientos invierten en tecnologías Wi-Fi. De hecho, no sorprende que diferentes fabricantes de tecnologías (automóviles, dispositivos móviles, etc.) estén diseñando sus productos con Wi-Fi incorporado. En este documento se ha realizado el estudio y análisis de uno de los estándares más novedosos que actualmente hay en el mercado. Es evidente que hablamos del estándar IEEE 802.11ac. Este estándar ofrece grandes velocidades de transmisión y tiene la capacidad de soportar la tecnología MUMIMO. Además, trabaja en una banda de frecuencia poco utilizada, la banda de 5 GHz, evitando la gran cantidad de interferencia que presenta la otra banda Wi-Fi, la banda de 2.4 GHz, debido a la gran diversidad de tecnologías que operan en ella. Durante la parte teórica del documento se argumentan las razones por las cuales el estándar IEEE 802.11ac opera a mayores velocidades que los estándares anteriores a él. También se explica en qué se basa la tecnología MU-MIMO y las nuevas reglas que incorpora el estándar IEEE 802.11ac de acceso al medio. Además, se realiza una comparación entre las diferentes bandas Wi-Fi con el fin de entender por qué existe tanta diferencia a nivel de interferencias. Tras realizar el estudio teórico, se han llevado a cabo las medidas de throughput, es decir, la velocidad real que es capaz de soportar la red a nivel de aplicación, tanto para el estándar IEEE 802.11ac como para el IEEE 802.11n. Las medidas de throughput han sido realizadas en función de la distancia y del número de clientes que forman la red. De esta manera, se han podido comprobar los límites de rendimiento de un producto Wi-Fi con IEEE 802.11ac comercial. Por último, se ha interactuado con dos redes Wi-Fi coexistentes para poder analizar, mediante diferentes escenarios y casos, su comportamiento.