Como o Wi-fi 6 transforma a conexão sem fio?

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A nova geração do WI-FI 6 vai transformar a conexão sem fio com mais capacidade de transferência aliada a velocidade e performance ideal quando se trata de conexões de diversos usuários e aplicativos simultâneos na mesma rede. Além de aprimorar as conexões em distâncias maiores e nos locais públicos.

Os dados revelam que a quantidade de tráfego de internet de 2017 a 2022 será maior do que os últimos 32 anos de internet. A rede wi-fi será responsável pelo transporte de mais da metade desse tráfego, a inserção de novos dispositivos móveis aumentará o tráfego de dados por smartphone em 10 vezes entre 2016 e 2022.

Estima-se que os vídeos em 4K, os quais demandam muita banda larga, passem de 3% de todo o tráfego IP de 2017 para 20% em 2022. Os vídeos de 4K já desafiam as redes com uma taxa de transferência de 15 a 18 Mbps, mas streaming de vídeos em 8k estão surgindo também, consumindo algo em torno de 1 Gbps de transferência. Aplicações de realidade virtual e realidade aumentada também terão um aumento de uso, e consumo na faixa de 600 Mbps a 1Gbps de tráfego. Esses novos desafios de Banda-larga irão exigir que as velocidades de conexão WI-FI globais aumentem em 2.2 vezes entre 2017 e 2022.

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WI-FI 6: mais eficiência e densidade

OFDM Para OFDMA

A transição da Multiplexação de Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM) para a Multiplicidade de Acessos de Divisão de Frequência Ortogonal (OFDMA) faz com que a eficiência da rede seja melhorada ao multiplexar usuários em frequência e espaço, minimizando a contenção para wireless média.

O aumento da quantidade de dispositivos conectados, tais como dispositivos de Internet das Coisas, podem sobrecarregar os APs quando tentando se conectar com um host de outros dispositivos.

Nas gerações anteriores de WI-FI, uma pequena transmissão de um usuário absorveria todo o canal.A OFDMA permite uma transmissão de dados mais eficiente para diversos dispositivos, pois viabiliza que um canal de 20 Mhz seja dividido em pequenas unidades de recursos (Rus) ou sub-canais. Uma AP 802.11ax pode usar 9 RUs.

Assim, os dados podem ser modulados usando MCS10 ou 11 para aumentar a taxa de transferência. Essa modulação resulta do impacto na eficiência da WI-FI, além de designs de chipset para dispositivos de Internet das Coisas. Novos chipset podem ser projetados com mais flexibilidade, pois não precisam mais operar em canais de 40 ou 80 Mhz, mesmo em redes 802.11ac Wave 2 networks com aparelhos wireless de alta densidade com 5Ghz, não necessidade de configuração dos canais de 80Mhz, mas podem escolher o de 40Mhz (mais estreito) ou o padronizado de 20Mhz, para concentrar na capacidade e reutilização de canais. Com o WI-FI 6, os usuários podem dividir a largura do canal em slots menores como de 2Mhz para lidar com transmissão para vários dispositivos de Internet das Coisas.

O tráfego muitas vezes consiste em downloads (de AP para clientes), a OFDMA downlink é a tecnologia ideal para essas atividades, pois os dados são reunidos com mais eficiência para múltiplas estações. Essas capacidades serão fundamentais para que uma diversidade de aplicações e dispositivos com diferentes utilidades possam operarem juntos de maneira eficiente. Um dos exemplos dessa sincronização, é o usuário fazer uma postagem e enviar dados para um canal que está enviando um vídeo em alta definição simultaneamente.

Capacidade de operação para diversos usuários e dispositivos ao mesmo tempo

MIMO Multiusuário

O MU-MIMO faz com que um AP lide com múltiplos clientes simultaneamente através de um número suportado de streams ou canais sem fio. Apesar desta capacidade já existir na 802.11ac, a MU-MIMO vai acrescentar comunicação em voltada ao upstream (cliente para servidor).

Com suporte 8×8, os novos APs podem suportar simultaneamente clientes 2×2 MU-MIMO em ambas as direções upstream e downstream. MU-MIMO vai operar integrado ao OFDMA para que múltiplos clientes se comuniquem ao mesmo tempo através de diversos alcances de frequência, bem como em múltiplas streams espaciais.

De 4×4 para 8×8

A maioria dos pontos de acesso empresariais 802.11ac oferece quatro correntes de transmissão e de recepção dentro de um mesmo ponto de acesso, desenhado como 4×4. Enquanto a 802.11n e a 802.11ac teoricamente tinham a habilidade de perseguir uma arquitetura 8×8, nenhum dos chipsets empresariais fornece tal capacidade. Na 802.11ac os benefícios limitados a custos aumentados de chipsets 8×8 resultaram em pouca adoção. À medida que tecnologias de radio melhorar, a funcionalidade 8×8 será finalmente suportada comercialmente com a maior parte dos chipsets empresariais 802.11ax. A transição de fatores de forma com menos antenas (por exemplo 2×2 ou 4×4) para os que suportam 8×8 oferece uma melhor taxa de transferência upstream e downstream, além de uma confiabilidade significativamente aumentada devido as antenas de transmissão e recepção adicionais.

Os 8 receptores e transmissores permitirão maiores taxas de transferência para os clientes mais próximos da AP 802.11ax, ao mesmo tempo em que fornece a capacidade de prestar serviço a clientes mais distantes. Espera-se que APs 8×8 melhorem a cobertura entre 10 e 20%, de modo que menos APs sejam necessários por área de cobertura. Com 8 antenas de transmissão e recepção, a energia por corrente de radio diminui, o que ajuda a melhorar a fidelidade da RF em maiores taxas de dados. Isso também beneficia clientes antigos, como podemos ver, um cliente com multi-antena 802.11ac abaixo experimentando maiores taxas de transferência do que 4×4 em níveis de energia de RF similares.

256 QAM para 1024 QAM

Modulação de Amplitude em Quadratura ou MAQ (QAM) simplesmente permite que mais pacotes sejam enviados de maneira mais eficiente ao modular a amplitude e fase do sinal. 802.11ac permitiu 256 QAM, enquanto que 802.11ax passará para uma maior densidade de constelação de 1024 QAM. Em condições ótimas onde um único cliente estiver próximo de um ponto de acesso, será possível alcançar um aumento de 2.5 vezes na taxa de transferência e 1.2 GBPS por fluxo espacial. Quando combinado com OFDMA, 1024 QAM irá melhorar significativamente o limite de ruído, oferecendo uma alta performance em banda larga de 20Mhz ou menos.

Com 256 QAM, o número de bits transmitidos por símbolo OFDM era 8, e 1024 QAM aumenta isso para 10, permitindo um aumento de 25% na eficiência espectral. Com mais densidade aumenta a importância de uma alta razão entre sinal e ruído já que o 1024 QAM tem muito pouca margem de erro. Nos últimos anos, técnicas de filtragem de DSP mais precisas e melhores tecnologias de rádio chegaram ao mercado para permitir que essa maior densidade resultasse em maiores taxas de dados, mesmo em cenários não ideais.

Taxas MCR 10 e 11

Com dois conjuntos adicionais de Modulação e Codificação (MCS), 802.11ax é capaz de entregar melhoras na taxa de transferência em relação a gerações anteriores de WIFI. Por exemplo, 802.11ac, usando um cano de 20MHZ e MCS8 conseguia alcançar um pico de transferência de 86.7Mbps. 802.11ax é capaz de usar o MCS11 num canal de 20 MHZ, e entregar 143.4Mbps, um aumento de 65%.

Coloração BSS

WIFI não é mais considerado um artigo de luxo, mas sim uma necessidade. À medida que se utiliza mais e mais redes sem fio, também aumenta a interferência nas redes. Para que seja garantido um bom desempenho, é importante minimizar os impactos da interferência na performance. Com as gerações anteriores de WIFI, contenção de mídia e congestão podiam afetar entre 40 e 60% das taxas de dados, e demandavam um cuidado planejamento de canal. Para lidar com a interferência, a Cisco introduziu o RX-SOP para ajustar os níveis de sinal de WIFI em APs em áreas altamente congestionadas.

Como o RX-SOP foi implementado num nível de AP, em vez de num nível de cliente, os níveis do sinal devem ser cuidadosamente planejados. Com a coloração BSS, o mesmo conceito é expandido do AP para o cliente. Isto é implementado usando um preâmbulo de cor BSS de 6 bits. Se, dada uma certa transmissão, o valor da cor BSS for diferente, o canal é considerado livre para transmissão.

O WI-FI possui uma tecnologia para evitar colisão chamada CSMA/CA, a qual ajuda a evitar interferência, mas à medida que a congestão aumenta nas redes sem fio, a taxa de transferência pode ser reduzida imensamente. Usando a CSMA/CA, pontos de acesso aumentam a quantidade de tempo entre transmissões caso uma colisão de sinais seja detectada para reduzir a média de colisões.

Isso pode funcionar bem com poucos dispositivos sem fio, mas em ambientes densos, com várias transmissões se sobrepondo, a eficiência geral da transferência diminui drasticamente. A CSMA/CA consome grandes quantidades de banda larga, o que significa que a transferência TCP geral, como uma porcentagem da capacidade geral da rede, diminui. A cor BSS adiciona um simples bit de cor, resultando em redução de custo de banda larga e aumento de eficiência.

Com mais alcance, taxa de transferência e o uso de aplicativos múltiplos sem perder a estabilidade, a sua maneira de se conectar está prestes a mudar drasticamente com o WI-FI 6.

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Redação PTI

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