¿Qué es eso del FDD, TDD y HDD?

FDD es el acrónimo de División de Duplexación por Frecuencia (equivalente a Full-Duplex), que significa que el radio transmite y recibe datos al mismo tiempo, logrando así alto rendimiento y latencia muy baja. Una analogía a este modo es una llamada telefónica, específicamente cuando uno está escuchando y hablando por teléfono al mismo tiempo, asumiendo claro que uno es capaz de hacer ambas cosas al mismo tiempo de manera eficiente.  En este protocolo, cada canal se utiliza únicamente para transmitir datos en una sola dirección, y se suele usar en enlaces simétricos.  Sin embargo, nuevas tecnologías como airFiber (excepto AF2X, AF3X, AF4X y AF5X)permiten también utilizar sistemas Full-Duplex con anchos de canal asimétricos pero en modo Full-Duplex. Logrando así capacidad asimétrica, por ejemplo 3 veces más velocidad de bajada que de subida, lo que se asemeja más a los patrones de tráfico de los ISPs; esto permite ahorrar valioso espectro radioeléctrico, el cual puede ser usado para montar más enlaces en la zona, y reducir la interferencia en la torre. Lo interesante, es que se logran estas características manteniendo todos los beneficios de los enlaces Full-Duplex.  Gracias a esto equipos como el AF24HD pueden lograr capacidad de 1Gbps simétrico, manteniendo la latencia menor a 1ms.

TDD es el acrónimo de División de Duplexación por Tiempo (equivalente a Half-Dúplex), lo que significa que el radio puede transmitir o recibir datos, pero no realizar ambas acciones al mismo tiempo. Es importante recordar que los enlaces Half-Duplex siguen siendo bidireccionales, pero el radio debe dejar de transmitir para escuchar, y viceversa. Una analogía para este modo es la antigua comunicación por cartas, si deseo saber cómo está la otra persona primero debo enviar una carta preguntando ¿cómo estás?, carta que debe viajar a su destinatario, y éste debe responder con otra carta diciendo bien y preguntando ¿y tu cómo estás?, respuesta que luego debe viajar hasta la primera persona. Todo esto toma tiempo y se pierde eficiencia. Esto último se explica por la arquitectura de los sistemas TDD, donde hay un importante desperdicio de tiempo aire debido al tiempo que transcurre desde que el primer radio transmite un paquete, éste viaja hasta el otro radio, el otro radio envía un paquete confirmando el primero llegó correctamente, éste viaja hasta llegar al radio inicial, y recién en ese momento se puede enviar el siguiente paquete de datos. En enlaces de distancias muy cortas, esto suele causar latencia alrededor de 3-4ms. Sin embargo, en enlaces de varias decenas o cientos de kilómetros este tiempo aire desperdiciado puede aumentar la latencia sobre 10ms y reducir la capacidad del enlace significativamente. La eficiencia en este modo es inferior al 30-40% de la capacidad total de un enlace Full-Duplex.  Un típico ejemplo de equipos TDD son los radios WiFi, y todos los sistemas de comunicación basados en tecnología 802.11a/b/g/n/ac, incluidos los equipos airMax M/AC.

HDD es el acrónimo de «División de Duplexación Híbrida», que es un protocolo patentado por Ubiquiti Networks, que introduce importantes mejoras en los protocolos TDD. La principal característica es que elimina el tiempo desperdiciado por TDD, es decir la espera entre que el paquete viaje desde el radio al otro punto, el otro radio envíe la confirmación de recepción y ésta llegue al primer radio para que pueda enviar un nuevo paquete desaparece. Esto permite que en enlaces de larga distancia la latencia pueda bajar de decenas de milisegundo a sólo 2-3 milisegundos, y por ende la capacidad del enlace pueda duplicarse o triplicarse. El protocolo HDD permite que el radio transmita en un momento, y sólo un par de nanosegundo después el mismo radio sea capaz de escuchar el paquete ya enviado por el otro radio y enviar el siguiente paquete de datos, eliminando así casi completamente la latencia introducida por TDD. Esta coordinación entre los radios es extremadamente precisa y se logra mediante un avanzado mecanismo de sincronización único de los equipos airFiber, el cual se encuentra disponible en toda la línea de equipos airFiber. Una analogía a este modo es la comunicación vía correo electrónico, en el cual si bien ambas partes no pueden comunicarse en el mismo segundo, si lo pueden hacer con una diferencia de tiempo mínima, bajando los tiempos de respuesta de días a minutos.

La principal ventaja de esta tecnología es que la latencia, además de baja, es constante y prácticamente no aumenta con enlaces de larga distancia, permitiendo así tener una latencia de tan sólo 2-3ms incluso en enlaces de varias decenas de kilómetros.  Además, al aprovechar el tiempo aire de manera mucho más eficiente se logra el máximo rendimiento en enlaces Half-Duplex, logrando así un 50% de la capacidad total de un enlace Full-Duplex.

Otra ventaja del protocolo HDD es que permite utilizar Duplexación por tiempo y por frecuencia, es decir, pueden utilizarse distintas frecuencias para Rx y TX en modo Half-Duplex, permitiendo así evitar interferencia local, tal como lo hacen los enlaces Full-Duplex. Esta tecnología es llamada Split Frequency.

¿Cuál es la ventaja de Split Frequency?

Si bien, es importante recalcar que esto no es Full-Duplex, si permite tener el beneficio de evitar interferencias locales, tal como lo hacen los enlaces Full-Duplex, pero en modo HDD (también conocido por algunos como TDD mejorado). Veamos un ejemplo, si tengo un enlace airMax u otra tecnología basada en 802.11a/b/g/n/ac, se debe utilizar la misma frecuencia para Tx y Rx, lo que en muchos casos no tiene problemas. Pero ¿qué sucede si en uno de los dos lados dicha frecuencia ésta limpia, pero en el otro lado del enlace hay gran interferencia en esa frecuencia? El resultado será buen rendimiento en una dirección, pero muy mal rendimiento en la otra dirección.  ¿Cómo se podría resolver esto? Fácil, utilizando una frecuencia que esté limpia en ambos lados del enlace. ¿Pero qué hacer si no existe una MISMA frecuencia limpia en ambos lados? Esta es una situación que suele suceder en muchos casos, y tecnologías TDD convencionales no son capaces de resolver. Sin embargo, al utilizar Split Frequency sí se puede resolver, ya que es posible utilizar dos frecuencias diferentes para Tx y Rx, permitiendo así utilizar como Rx la frecuencia limpia en cada lado, logrando así canales limpios en ambas direcciones, y por consiguiente máxima capacidad en ambas direcciones.

Pasando de la teoría a la práctica

Un ejemplo de esto sería un enlace punto a punto donde en el sitio A la única frecuencia limpia es 5700MHz, y todo el resto de las frecuencias están saturadas. Y en el sitio B la única frecuencia limpia es 5800MHz, y todo el resto de frecuencias están saturadas, incluyendo 5700MHz. En equipos TDD tradicionales se deberá sacrificar el rendimiento en una de las dos direcciones, ya que no soportan división por frecuencias. Pero al usar equipos con modo HDD y Split Frequency, se puede configurar el radio en el sitio A para que use 5700MHz como frecuencia Rx (es decir, la señal que recibe) y 5800MHz como Tx (Transmisión – que no es afectada por la interferencia). Y en el radio ubicado en el sitio B se puede utilizar 5800MHz como frecuencia Rx (es decir, la señal que recibe) y 5700MHz como Tx (que no es afectado por la interferencia). Logrando así tener frecuencias limpias en ambos lados, lo que se traduce en mejores tasas de modulación, y finalmente en un rendimiento mucho más alto y estable en ambas direcciones.

Autor: Salvador Bertenbreiter / Ubiquiti