La Coordinación Automática de Frecuencias (AFC, por sus siglas en inglés o Automatic Frequency Coordination) es un sistema centralizado diseñado para gestionar de manera automática y en tiempo real la asignación de frecuencias en la banda de 6 GHz.
Esta banda de frecuencias ha sido recientemente abierta en Estados Unidos y Canadá para el uso de dispositivos Wi-Fi.
Introducción
El gran uso de las tecnologías actuales ha llevado a un incremento muy importante en la transmisión de datos, incluyendo aquellos que se transmiten de manera inalámbrica, bien sea a través de tecnologías móviles, WiFi o radioenlaces de larga distancia. Al aumentar la cantidad de dispositivos y datos que se transmiten, se ha creado una gran presión sobre el espectro radioeléctrico. La cantidad de frecuencias disponibles es constante y limitada, creando el problema de interferencias entre transmisores.
Los primeros APs de WiFi trabajaban solamente en la banda de 2,4 GHz ocupando 80 MHz de espectro (802.11.b/n) con 3 canales de 20 MHz. Después se empieza a utilizar parte de la banda de 5 GHz (802.11a) para aumentar el ancho de banda y la cantidad de espectro disponible. En esta banda se utilizan hasta 500 MHz de espectro y 25 canales de 20 MHz. En este artículo pueden ver un poco más de información sobre la historia de los estándares WiFi, o en este otro.
Después de varios años usando este espectro, los expertos se han visto en la necesidad de añadir más frecuencias para permitir que WiFi y otras aplicaciones puedan seguir creciendo y así cubrir la demanda de ancho de banda que crece exponencialmente.
Para esto, la IEEE, en el estándar WiFi6E introduce la posibilidad de utilizar también la banda de 6 GHz (5925 a 7125 MHz). Para gestionar esta banda de manera eficiente y evitar interferencias, se ha desarrollado la Coordinación Automática de Frecuencias (AFC).
Lo mismo ha pasado con las diferentes tecnologías móviles, que inicialmente utilizaban solo 800 MHz y 900 MHz, después ampliaron a las bandas de 1900 y 2100 y recientemente 5G utilizará también la banda de 3,5 GHz.
La Apertura de la Banda de 6 GHz
En 2020, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE.UU. aprobó el uso no licenciado de la banda de 6 GHz, pensado para poder utilizarlo en WiFi, entre otras tecnologías. Esta decisión fue un hito, ya que casi duplicó la cantidad de espectro disponible para el Wi-Fi, permitiendo la implementación de tecnologías como el Wi-Fi 6E y, posteriormente, Wi-Fi 7. Sin embargo, este espectro ya estaba en uso por servicios de transmisión fija, enlaces de microondas y sistemas de comunicaciones de seguridad pública.
La necesidad de coordinar estos usuarios existentes con los nuevos dispositivos Wi-Fi fue evidente, y aquí es donde entra en juego el AFC, una nueva tecnología que requiere que todos los nuevos dispositivos estén conectados a un servidor central para coordinarlos y evitar las interferencias entre los nuevos dispositivos y entre los existentes de microondas, radio enlaces punto a punto y otras tecnologías y aplicaciones.
¿Qué es la Coordinación Automática de Frecuencias (AFC)?
El AFC es un sistema dinámico y automatizado diseñado para gestionar la asignación de frecuencias en la banda de 6 GHz. Su objetivo principal es evitar interferencias entre dispositivos que comparten el espectro y optimizar su uso.
Actualmente, hay en todo el mundo muchos dispositivos instalados utilizando la banda de 6 GHz. La instalación y puesta en marcha de estos dispositivos ha sido coordinada, de forma centralizada y manual, por el ente regulador de cada país. Como era una banda licenciada cobraban un canon anual y coordinaban para que no hubiera interferencias asignando canales específicos que los instaladores debían utilizar.
Con la apertura de la banda de 6Ghz a tecnologías como WiFi, se prevé que haya muchos más equipos radiando y que estos sean instalados por personas no profesionales, haciendo la gestión de las frecuencias una tarea muy difícil, sino imposible y llevando en el medio plazo a una congestión indeseada y a corto plazo a la interferencia de los equipos que están actualmente instalados.
Para evitar estos problemas se introduce la Coordinación Automática de Frecuencias (AFC). Todos los nuevos dispositivos que se vendan en EEUU y Canadá deben tener esta funcionalidad. El AFC monitoriza continuamente el espectro a través de cada una de los dispositivos conectados, identificando qué frecuencias están en uso y asignando aquellas que están libres a los dispositivos que las necesitan y al mismo tiempo protegiendo a los sistemas que ya estaban instalados o servicios primarios.
Componentes Clave del AFC
- Base de Datos del Espectro: Centraliza la información sobre el uso del espectro, incluyendo la ubicación y las frecuencias utilizadas por los servicios primarios.
- Algoritmos de Coordinación: Analizan los datos del espectro para asignar frecuencias de manera eficiente y minimizar interferencias.
- Dispositivos de Usuario: Equipos como routers Wi-Fi 6E y 7, que se comunican con el sistema AFC para recibir instrucciones sobre las frecuencias disponibles.
La Base de datos de AFC está centralizada y junto con los algoritmos de coordinación permite monitorizar en tiempo real las condiciones de cada dispositivo. En caso de haber problemas entre ellos o interferencias, el AFC es capaz de comunicarse con los dispositivos y asignarles frecuencias diferentes.
Protección de Usuarios Primarios
Uno de los desafíos clave en la banda de 6 GHz es proteger a los usuarios primarios, como los enlaces de microondas y los sistemas de seguridad pública. Estos servicios y sistemas se han instalado desde hace muchos años y no cuentan con mecanismos para evitar las interferencias, ya que no están preparados para ello. Estos sistemas transmiten información que muchas veces es prioritaria, como seguridad pública o redes de telefonía móvil. El AFC garantiza que estos servicios críticos no sean interrumpidos por dispositivos Wi-Fi, asignando frecuencias secundarias sólo cuando están libres de interferencias.
Está claro que para trabajar en la banda de 6 GHz es necesario cierta infraestructura de red, para permitir el uso de la Coordinación Automática de Frecuencia. Esta estructura no es necesaria en 2,4 o 5 GHz. Su instalación encarecerá en cierta medida la implementación de redes WiFi en 6 GHz, pero AFC permite un uso más eficiente del espectro, asignando frecuencias de manera dinámica y adaptativa. Esto maximiza la capacidad total del sistema y permite que más dispositivos operen simultáneamente sin causar interferencias significativas. Los beneficios a largo plazo en términos de eficiencia espectral y reducción de interferencias justifican estas inversiones.
Finalmente, me parece importante notar que la banda de 6 GHz solo ha sido abierta en EEUU y Canadá por el momento y con ello el uso de AFC solo estará disponible en estos países.
En otras partes del mundo se está siguiendo muy de cerca la implementación y la experiencia americana y ya se han dado pasos para la apertura de la banda de 6 GHz, muy probablemente en conjunto con la implementación de algún sistema de coordinación de frecuencias. Pero todavía tendremos que esperar para ver cómo se aplica.