En el mercado vas a encontrar desde routers wifi que parece que no tienen ninguna antena, hasta dispositivos a los que sus múltiples antenas les dan un aspecto arácnido. Probablemente te has preguntado qué misterio se esconde detrás del número de antenas y qué criterios siguen los fabricantes para decidir su número. ¿Vale la pena gastar más en un router con más antenas?
Incluso los routers que aparentemente no llevan ninguna antena albergan una o varias en su interior. El HGU de Movistar o el Livebox 6 de Orange ocultan 6 y 7 antenas respectivamente en el interior de la carcasa. La razón de su existencia se llama MIMO (Multiple Input Multiple Output).
Qué es MIMO
MIMO ha sido una de las grandes revoluciones de las tecnologías radio en los últimos años y es uno de los responsables del drástico aumento de velocidad que se ha logrado en el wifi o en las redes móviles. Simplemente añadiendo más antenas operando en la misma frecuencia consigue multiplicar la velocidad por 2, 3, 4 e incluso 8 veces.
MIMO se basa en la multiplexación espacial. Aprovecha que la señal de cada antena sigue un camino distinto hasta el receptor para crear canales paralelos que el receptor combinará de nuevo para obtener la señal original. Si esta descripción te parece complicada de entender, solo tienes que imaginar que tu sistema auditivo es un MIMO 2:2. Tienes dos oídos que pueden recibir la señal estereofónica procedente de dos altavoces que están ligeramente separados entre sí. Ambos emiten sonido cuyas ondas ocupan el mismo espacio físico, pero tus oídos son capaces de diferenciar lo que vienen de cada altavoz, combinando las señales para tener una imagen estéreo.
De la misma forma añadiendo MIMO a un sistema radio multiplicamos la cantidad de información que puede transportarse sin utilizar más espectro. Por ejemplo, si en un canal de 80 MHz con WiFi ac obtenemos 433 Mbps, al añadir una segunda antena tendremos 866 Mbps. ¿Qué ocurrirá con 4 antenas? Que obtendremos 1.733 Mbps. Suena sencillo entonces. Pero, ¿es tan fácil como parece?
Clientes limitados a MIMO 2:2
Habrás visto que cuando hablamos del MIMO de un router solemos representarlo con T:R. Por ejemplo, si decimos que el router HGU de Movistar tiene MIMO 4:4 en la banda 5 GHz significa que es capaz de mantener 4 flujos de datos desde sus 4 antenas hacia un cliente wifi que tenga otras 4 antenas. Pero aquí nos encontramos el primer obstáculo. Y es que la amplia mayoría de dispositivos wifi están equipados con MIMO 2:2. Por ejemplo, el wifi del nuevo MacBook Pro con procesador M1 o el del Samsung Galaxy S20 Ultra es MIMO 2:2. Podemos encontrar algunos portátiles con MIMO 3:3, pero es muy raro encontrar MIMO 4:4 en clientes wifi. ¿Por qué ocurre esto? Porque mantener más de 2 flujos consume mucha batería y en la mayoría de los casos la velocidad que ofrece un MIMO 2:2 es suficiente.
Qué ocurre entre un cliente MIMO 2:2 y un router 4:4
Si el router tiene 4 antenas y los clientes solo 2 ¿Qué hacen el resto de antenas? En ese caso el router se pone a trabajar en MIMO 2:2 y los dos clientes tienen que repartirse la capacidad de los dos únicos flujos posibles. Si hiciésemos una foto a la señal radiada, veríamos que en cada instante sólo se está enviando información a uno de los clientes. Estos se turnan para recibir la parte de información que les corresponde.
En este sistema MIMO monousuario el router aún sacará algo de partido al exceso de antenas para mejorar la señal recibida de los clientes gracias a la diversidad. Al tener una posición distinta cada antena recibe la misma señal con diferentes matices. El router las combina para que los datos recibidos por una antena puedan corregir los que se han recibido con algún defecto en otra. El resultado es una señal más fiable y con mayor alcance.
Qué es MU-MIMO
La segunda generación de WiFi ac, llamada Wave 2, introdujo el MIMO multiusuario. Con MU-MIMO, un router con 4 antenas al que se conectan dos clientes MU-MIMO 2:2 es capaz de aprovechar cada par de antenas para comunicarse simultáneamente con cada uno de ellos. Un router MU-MIMO 4:4 con dos clientes MU-MIMO 2:2 sacará partido a los 4 flujos, aumentando la velocidad disponible para cada uno. Pero no es oro todo lo que reluce. Para que MU-MIMO funcione todos los clientes conectados deben soportar MU-MIMO y además deben estar espaciados físicamente entre ellos y el router. Si solo uno de los clientes no soporta MU-MIMO, el sistema completo se comportará como un MIMO 2:2 normal.
Qué es beamforming
MU-MIMO funciona gracias al beamforming, tecnología disponible desde WiFi n, con el que el router utiliza sus múltiples antenas para dar forma al lóbulo de radiación que sale de ellas, orientándolo hacia cada dispositivo. Esto trae varias ventajas, como que solo recibe la señal que le corresponde, esta llega más lejos en la dirección deseada a la vez que se reducen las interferencias en otras direcciones donde puede haber redes vecinas.
Desmontando el marketing de los fabricantes de routers
Con estos conceptos claros, es hora de echar un vistazo a las características del router que estás pensando comprar y comprobar si realmente vas a sacar partido a todas las características que anuncia.
Vamos a tomar como ejemplo el router que ilustra este artículo. Es el Asus ROG Rapture GT-AX11000, un router tribanda con WiFi 6 que trae 8 antenas externas y que promete una velocidad de 11 Gbps.
- En 2,4 GHz promete 1148 Mbps, con WiFi 6, ancho de canal de 40 MHz, modulación 1024 QAM y cuatro flujos MIMO 4:4.
- En 5 GHz promete 4804 Mbps, con WiFi 6, ancho de canal de 160 MHz, modulación 1024 QAM y cuatro flujos MIMO 4:4. Lleva dos radios en esta banda, con lo cual tendremos dos redes WiFi 5 GHz.
Para empezar ningún cliente se conecta a más de una banda, así que nos olvidamos de los 11 Gbps que simplemente salen de sumar la máxima velocidad en la capa física de cada una de sus radios. Seguimos:
- El ancho de canal de 40 MHz en 2,4 GHz solo lo tendremos solo si todos los clientes lo soportan. La mayoría solo soportan 20 MHz.
- Para trabajar en WiFi 6 todos los clientes deben ser WiFi 6. Si un cliente es WiFi n toda la red funcionará con WiFi n.
- La modulación 1024 QAM solo funciona en WiFi 6 y necesitas estar realmente cerca del router.
Un escenario más realista sería esperar que en 2,4 GHz, si el canal está limpio, el router se ponga a trabajar con WiFi n, ancho de 20 MHz, modulación 64 QAM y MIMO 2x2, dando una velocidad máxima teórica de unos 144 Mbps a repartir entre todos los dispositivos. La mitad si un solo cliente no tiene MIMO. La velocidad real será entre un 55% y un 75% de la teórica.
En 5 GHz lo más probable es que parte de nuestros dispositivos sean WiFi ac con ancho de 80 MHz, 256 QAM y MIMO 2x2. Esto dejaría la velocidad de la red máxima teórica en 866 Mbps. Si todos los clientes son MU-MIMO esos 866 Mbps se podrán disfrutar en dos dispositivos a la vez.
Para sacar ventaja al WiFi 6 deberíamos entonces aprovechar que el router es tribanda para conectar los clientes WiFi 6 solo a esta tercera radio, dejando las otras dos para los dispositivos antiguos. De esta forma conseguiríamos una red wifi funcionando con la velocidad teórica prometida por el fabricante.
