Coordinación Automática de Frecuencias (AFC) en la banda de 6 GHz ¿Qué es y para qué sirve?

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.

Espectro utilizado por WiFi en las diferentes bandas de frecuencias.

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

  1. Base de Datos del Espectro: Centraliza la información sobre el uso del espectro, incluyendo la ubicación y las frecuencias utilizadas por los servicios primarios.
  2. Algoritmos de Coordinación: Analizan los datos del espectro para asignar frecuencias de manera eficiente y minimizar interferencias.
  3. 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.

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