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¿Es mejor un router wifi si tiene muchas antenas para hacer MIMO?

Josh
Router múltiples antenas

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 en el exterior 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).

En este artículo vamos a utilizar como ejemplo el wifi del router HGU de Movistar, el cual cuenta con WiFi n con MIMO 2x2 en 2,4 GHz y WiFi ac con MU-MIMO 4x4 en 5 GHz.

Antenas wifi HGU
Ubicación de las antenas wifi dentro de la carcasa del router de fibra de Movistar

Qué es MIMO

MIMO ha sido una de las grandes revoluciones de las tecnologías radio en los últimos años. 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 conseguimos multiplicar la capacidad del enlace 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 2x2. 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.

HGU haciendo MIMO 2x2
Router HGU de Movistar usando sus 2 antenas en la banda wifi 2,4 GHz para hacer MIMO 2x2 con dos clientes

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 1733 Mbps. Suena sencillo entonces. Pero, ¿es tan fácil como parece?

Clientes limitados a MIMO 2x2

Habrás visto que cuando hablamos del MIMO de un router solemos representarlo con TxR:S. Por ejemplo, si decimos que el router HGU de Movistar tiene MIMO 4x4:4 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 2x2. Por ejemplo, el wifi del nuevo MacBook Pro con procesador M1 o el del Samsung Galaxy S20 Ultra es MIMO 2x2. Podemos encontrar algunos portátiles con MIMO 3x3, pero es muy raro encontrar MIMO 4x4 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 2x2 es suficiente.

Qué ocurre entre un cliente MIMO 2x2 y un router 4x4

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 2x2 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.

HGU haciendo MIMO 1x1
MIMO 4x4 del HGU trabajando en MIMO 1x1 por culpa de un solo cliente

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 2x2 es capaz de aprovechar cada par de antenas para comunicarse simultáneamente con cada uno de ellos. Un router MU-MIMO 4x4 con dos clientes MU-MIMO 2x2 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 2x2 normal.

Router HGU haciendo MU-MIMO
Dispositivos con diferentes tipos de MIMO conectados al HGU haciendo MU-MIMO en la banda wifi 5 GHz

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.

MU-MIMO con beanforming
Router HGU haciendo beanforming hacia la ubicación de 4 dispositivos

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.

Wifi 11 Gbps

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 4x4.
  • En 5 GHz promete 4804 Mbps, con WiFi 6, ancho de canal de 160 MHz, modulación 1024 QAM y cuatro flujos MIMO 4x4. 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.

manolito1998

Muy interesante el artículo.

Muchas gracias.

Schezard

Buen artículo, y feliz año

Bandarako

Expli-cado !

superefren

Buen artículo, @Josh. Lo único que si tus oídos son capaces de diferenciar lo que vienen de cada altavoz y combinar las señales, tienes un sonido estéreo (y no una imagen :-P).

Feliz 2021 familia!!

Bilbokoa

Excelente artículo.

sczcaos
1

Muy buen artículo, muchas gracias.

A mi me llama mucho la atención que luego la mayoría de esas tecnologías se recomienda desactivarlas, como por ejemplo en este tema (explican más adelante los motivos y tiene que ver con lo que aquí se explica):

snbforums.com/threads/best-setup-for-the…/post-473602

Pirasystem
1

Muy interesante. Reconozco que no conocía la diferencia entre MIMO y MU-MIMO, la verdad.

Mucho mejor que los artículos de "Los 10 mejores router que puedes comprar" (en estos enlaces de Amazon, claro)

BocaDePez
BocaDePez

Los niños rata y demás fauna gaming se matan por router con antenas.

joakinbv

Una pregunta y una duda:

primero la duda.

es mu-mimo o solo mimo?

yo tengo la HGU de askey, y no sé si es mimo o multiusuario mimo.

y ahora la pregunta.

la banda de 5Ghz tiene 4 antenas

un pincho usb3 wifi ac1900 (433 en 2.4Ghz y 1300 en 5Ghz), entiendo que tiene 3 antenas para la banda de 5Ghz (433 x 3 = 1300 con canales de 80 MHz)

se conectará a 2 o a 3 antenas?

🗨️ 1
Josh

El HGU es MU-MIMO en 5 GHz según las especificaciones del chipset de Quantenna.

  • Si tu cliente es MU-MIMO 3x3 y el resto de clientes conectados es MU-MIMO el router le dará 3 flujos a tu cliente.
  • Si un cliente de la red no soporta MU-MIMO y es por ejemplo SU-MIMO 2x2 (SU = Single User, MIMO normal sin MU, vamos), toda la red se pondrá en SU-MIMO 2x2 y solo habrá 2 flujos que se turnarán entre todos los clientes.
joakinbv

Muchas gracias?

la verdad es que es un pedazo de artículo, me encanta