Wi-Fi 6: ficha técnica

O Wi-Fi² é uma tecnologia de rede sem fios que permite que computadores e outros dispositivos comuniquem através de um sinal sem fios. Ele descreve os componentes de rede baseados em um dos 802.11 padrões desenvolvidos pela IEEE e adotados pela Wi-Fi Alliance.

Quase todos os computadores modernos têm chips Wi-Fi incorporados que permitem aos utilizadores encontrar e ligar a pontos de acesso sem fios. A maioria dos dispositivos móveis, sistemas de jogos de vídeo e outros dispositivos autónomos também suportam Wi-Fi, permitindo-lhes também ligar-se a redes sem fios. Quando um dispositivo estabelece uma ligação Wi-Fi com um router, pode comunicar com o router e outros dispositivos na rede. No entanto, o router tem de estar ligado à Internet (através de um modem DSL ou cabo) para permitir o acesso à Internet aos dispositivos ligados.

A rede celular e o Wi-Fi coexistiram há décadas e, até hoje, nenhum deles substituiu o outro. Pelo contrário, ambos prosperaram e é amplamente aceite que a necessidade de várias tecnologias sem fios continuará. Embora as tecnologias Wi-Fi e celulares sejam semelhantes, suportam amplamente diferentes casos de utilização. Na maioria das vezes, isso as tornou complementos em vez de substitutos.

Celular

A rede celular, operando no espectro licenciado, implica na presença de um proprietário de espectro, na forma de uma operadora de rede de telefonia móvel. Para o assinante, a vantagem é que a conexão à rede é automática, universal e generalizada. A tecnologia celular também tem uma maior gama para cobrir grandes espaços e é inerentemente móvel, o que significa que as sessões dos utilizadores são mantidas mesmo quando se movem entre rádios em funcionamento. A mobilidade é uma das funcionalidades que torna o telemóvel adequado para chamadas de voz, uma vez que a experiência do utilizador de chamadas de voz é interrompida por interrupções da sessão, enquanto muitas experiências de dados (por exemplo, e-mail) não são. A telemóvel é também a tecnologia na qual as organizações de serviços de emergência (incêndio, polícia, ambulâncias) geralmente padronizaram as suas comunicações.

Wi-Fi

Por outro lado, o Wi-Fi opera no espectro não licenciado, permitindo que uma empresa privada ou proprietário crie uma rede sem depender de um fornecedor de serviços comerciais. Como tal, é o acesso predefinido à empresa ou à rede doméstica. É valorizado pela sua capacidade de auto-implementação e ausência de custo de subscrição. A tecnologia Wi-Fi fornece conectividade de alta velocidade ilimitada e permite a coleta de dados do usuário por entidades que não sejam operadoras de rede de telefonia móvel. No entanto, tenha em atenção que o acesso ao Wi-Fi não é automático para todos - apenas para utilizadores autorizados regulares. Usuários novos ou visitantes, quando permitido, precisam fazer login.

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O Wi-Fi foi inventado em 1997³e ficou disponível para os consumidores nesse ano, mas as suas origens remontam muito mais.

A partir do início de 2020, a versão mais recente do Wi-Fi foi chamada Wi-Fi 6, uma nova marca do formato técnico, 802.11ax, para o consumidor. As versões anteriores do Wi-Fi, tais como 802.11ac e 802.11n, são agora conhecidas respetivamente como Wi-Fi 5 e Wi-Fi 4⁶.

As 802.11 normas abordam:

• A distância que os sinais sem fios alcançam (indiretamente, uma vez que estão relacionados com os níveis de potência)
• Quantos dados o sinal pode transmitir

Este gráfico mostra o nome das normas e as novas convenções de nomenclatura do Wi-Fi:

*O Wi-Fi Alliance apenas oficialmente nomeado Wi-Fi 4, Wi-Fi 5 e Wi-Fi 6. O Wi-Fi 1-3 é a convenção de nomenclatura assumida.

Como vimos, uma banda de espectro não licenciada específica é alocada a sistemas Wi-Fi. Estão atualmente disponíveis três bandas de frequência: 2.4 GHz (Wi-Fi 1*, 3*, 4 e 6), 5 GHz (Wi-Fi 2*, 4, 5 e 6) e 6 GHz (Wi-Fi 6E). Devido a regulamentos variados, uma regra geral pode ser considerada como quanto menor a frequência, maior o alcance e menor a velocidade máxima (a potência de transmissão para cada canal também desempenha um papel). Se quiser mais cobertura Wi-Fi, pode usar a banda de 2.4 GHz. Se quiser velocidades mais rápidas, pode usar a banda de 5 GHz ou 6 GHz.

Dentro destas bandas de frequência Wi-Fi estão bandas mais pequenas, referidas como canais Wi-Fi. Os canais são os meios pelos quais muitos dispositivos podem operar na mesma banda de frequência na mesma vizinhança. Dependendo do país, a banda de 2.4 GHz tem entre 11 e 14 canais e a banda de 5 GHz tem entre 17 e 25 canais⁷.

Pense nos canais Wi-Fi como faixas numa autoestrada, embora possam ter larguras diferentes:

• Intervalos de frequência predefinidos dentro de uma banda (2.4, 5 e 6 GHz)
• Tamanhos padrão: 20, 40, 80 e 160 MHz
• Na prática, os canais se sobrepõem (espaçamento de 5 MHz) na banda de 2.4 GHz, de modo que há menos canais não sobrepostos disponíveis para um ponto de acesso (AP) escolher

Tal como as vias rodoviárias, os canais Wi-Fi podem ficar congestionados e gerir o canal certo para utilizar pode melhorar significativamente o desempenho da rede (mais sobre o que está na Parte II deste artigo).

5 Canalização GHz

Exemplo de utilização do canal

Atualmente, quase todos os dispositivos são capazes de ter Wi-Fi ativado. Mais de 13 mil milhões de dispositivos Wi-Fi são instalados a nível global e esse número está a aumentar todos os dias.

Wi-Fi pelos números

Os consumidores estavam ligados a uma média de 6.5 dispositivos por pessoa em 2017.⁸ E não está a abrandar. Espera-se que cresça para 15 dispositivos conectados por pessoa em 2030.⁹

Embora alguns destes dispositivos utilizem tecnologia móvel 5G, os especialistas da indústria acreditam que o Wi-Fi irá coexistir com o 5Ge ser uma parte fundamental de muitos casos de utilização 5G. Mais dispositivos em uso significam mais demanda em redes. É aqui que o Wi-Fi 6 entra em jogo.

Redes de áudio e vídeo

Muitas redes utilizam o protocolo de transporte em tempo real (RTP) para prestar serviços de áudio e vídeo.

 O tráfego de voz tem dois requisitos de rede:

• O tráfego de voz é enviado sem expetativas de receber uma resposta de reconhecimento do cliente recetor.
• O tráfego de voz é pequeno em termos de consumo de dados. Com base no compressor/descompressor utilizado em dispositivos, o payload é de cerca de 64 kilobytes - e cerca de 264 kilobytes com a adição de cabeçalhos de gestão.

O tráfego de voz coloca muito pouca procura na largura de banda da rede. No entanto, quando a latência é um problema, podem ocorrer chamadas perdidas e interferência.

As aplicações de videoconferência têm os mesmos requisitos que o tráfego de voz, com a necessidade adicional de áudio. O Wi-Fi 6 aborda a latência e a instabilidade para áudio e vídeo, melhorando o desempenho da aplicação.

Automatização

Tal como a voz e o vídeo, o tráfego de automação é pequeno, mas sensível à latência. As redes geralmente adicionam serviços de automação sem considerar se podem suportar esses serviços. Tal como no áudio e vídeo, o tráfego de automação não requer largura de banda significativa, mas é sensível à latência.

 
O Wi-Fi 6 suporta conectividade de alta velocidade e baixa latência e tem uma velocidade máxima teórica de 9.6 gigabits por segundo¹¹. Isto é quase 2.6 vezes mais do que o Wi-Fi 5.

À medida que o Wi-Fi 6 se expande e se torna o novo padrão para as redes, as empresas começarão a migrar a sua infraestrutura para o Wi-Fi 6. Isto será cada vez mais importante em ambientes de alta densidade, como estádios, centros de convenções e centros de transporte.

A nova tecnologia mantém a retrocompatibilidade para dispositivos mais antigos, enquanto aumenta a capacidade e a segurança, aumenta as taxas de dados, reduz o congestionamento da rede e melhora a vida útil da bateria para dispositivos compatíveis.

Os PA Wi-Fi 6 implementados em ambientes de dispositivos densos provavelmente serão necessários para suportar acordos de nível de serviço mais elevado para utilizadores e dispositivos ligados em simultâneo, com perfis de utilização mais diversificados.

Três atualizações tecnológicas chave contribuem para o desempenho melhorado do Wi-Fi 6 em relação ao Wi-Fi 5:

• Multiutilizador, entrada múltipla, saída múltipla (MU-MIMO): Permite que um AP Wi-Fi comunique com vários dispositivos simultaneamente, melhorando a experiência Wi-Fi geral. O MU-MIMO pode melhorar significativamente o rendimento em redes de alta densidade, mesmo em redes que utilizam serviços intensivos em largura de banda.
   
• Acesso múltiplo à divisão ortogonal de frequência (OFDMA): Divide um canal Wi-Fi em alocações de frequência mais pequenas conhecidas como unidades de recursos. Isto permite que um AP comunique com vários clientes atribuindo-os a unidades de recursos específicas.
   
• Modulação de amplitude de 1024 quadraturas (QAM): Permite um aumento de 25% na taxa de dados em dispositivos e APs Wi-Fi 6. Ao variar a fase e amplitude das ondas de rádio, a tecnologia melhora a eficiência espectral ao incorporar mais dados em cada transmissão.

Embora o Wi-Fi 6 melhore significativamente a velocidade, graças a mais cadeias de rádio e fluxos espaciais, a maioria dos dispositivos não se aproxima de 9.6 gigabits por segundo. Para dispositivos móveis, a potência e as antenas necessárias para atingir a taxa máxima são proibitivas devido às restrições de bateria e espaço físico. Além disso, a maioria dos dispositivos móveis nem consegue utilizar a quantidade de dados que vem de uma velocidade de ligação multigigabit.

Imagine uma autoestrada de quatro vias que pudesse ser expandida para oito vias e acomodar camiões grandes e totalmente carregados. Imagine a mesma autoestrada com os camiões apenas 20% cheios. Neste cenário, a possível eficiência e capacidade da rede é desperdiçada porque os camiões estão a encher a estrada sem capacidade total. Cada camião só pode transportar produtos (ou dados) para um cliente (um dispositivo).

Os veículos (dispositivos) que utilizam a rede rodoviária são um sistema ineficiente. A solução? Em vez de ter um camião por cliente, as empresas de camiões terão um camião a recolher vários pacotes de vários clientes, até que o camião esteja cheio, antes de o enviar para a estrada. Isto permite mais produtos (dados) na estrada.

Utilização de recursos

Não foi possível combinar vários dispositivos num único recurso com versões anteriores do Wi-Fi. Apenas um dispositivo podia transmitir de cada vez, quer tivesse uma carga útil completa (camião cheio) ou uma carga útil média (apenas 20 por cento cheio). O Wi-Fi 6 muda isso.

APs Wi-Fi 6 com clientes Wi-Fi 5

É difícil quantificar as melhorias exatas que as redes irão realizar com o Wi-Fi 6. No entanto, os testes da CommScope demonstraram que a substituição de um Wi-Fi 5 AP por um Wi-Fi 6 AP aumenta a velocidade da rede até 20%, mesmo num ambiente com todos os clientes Wi-Fi 5. Esta percentagem irá variar dependendo das diferenças nos clientes e aplicações utilizadas.

São observadas melhorias adicionais ao introduzir uma combinação de dispositivos do cliente Wi-Fi 5 e Wi-Fi 6. As melhorias justificam a utilização de 6 APs Wi-Fi hoje enquanto aguardam pelo influxo de dispositivos Wi-Fi 6 que estão a chegar amanhã.

Antes do Wi-Fi 6, as restrições de capacidade eram ditadas pela eficiência geral dos recursos aos quais os dispositivos se ligavam. Hoje em dia, a procura permanente de conectividade sem fios e mobilidade torna fundamental ter capacidade e eficiência adicionais, que é exatamente o que o Wi-Fi 6 fornece.

As redes sem fios já não estão focadas em dispositivos móveis. Um estudo International Data Corp. estima que, em 2025, o mundo terá 41,6 mil milhões de dispositivos IoT ligados, incluindo máquinas, sensores e câmaras. Poucos destes são considerados móveis. Na empresa média, mais de 30 por cento de todos os terminais ligados à rede são dispositivos IoT (excluindo os móveis). Estes dispositivos irão gerar quase 80 zettabytes de dados no ano 2025. Para referência, um zettabyte é 1.000 x 10 kilobytes.

Clientes adicionais com OFDMA

Em vez de aumentar a velocidade para dispositivos individuais, o Wi-Fi 6 tem tudo a ver com melhorar a rede quando vários dispositivos estão ligados. Os dispositivos do cliente terão mais oportunidades de transmitir e receber dados, reduzindo a latência e a instabilidade.

Em normas Wi-Fi anteriores, a velocidade adicional veio sob a forma de rádios de transmissão extra (TX), rádios de receção (RX) e fluxos espaciais (SS), lidos como “TX x RX: SS” (4x4:4 significaria quatro rádios transmissores, quatro rádios receptores através de quatro transmissões espaciais), larguras de canal adicionais (variando de 20 MHz a 320 MHz) ou QAM aumentado (de 16-QAM a 1024-QAM). Este hardware extra e modulação melhorada não são o único aspeto que ajuda o Wi-Fi 6 a aumentar a velocidade da rede. E os clientes não têm necessariamente de ser dispositivos Wi-Fi 6. Os benefícios também se aplicarão a dispositivos mais antigos.

Sobre a modulação melhorada: Taxas de dados mais elevadas (velocidade de rede) implicam mais bits por segundo, o que exige uma modulação mais sofisticada - no caso do Wi-Fi 6, uma constelação QAM mais densa. Para estabelecer adequadamente a comunicação, os rádios precisam atingir um ponto específico dentro da constelação QAM e fazê-lo sob demanda. Embora o 64-QAM permita uma velocidade de rede mais lenta do que os QAMs mais altos, é muito mais fácil atingir esses pequenos pontos na constelação, tornando o sistema mais robusto. Se o Wi-Fi 6 dependesse apenas do 1024-QAM para alcançar um aumento na velocidade, a melhoria não seria tão grande como seria de esperar.

A magnitude do vetor de erro (EVM) é uma caixa imaginária desenhada em torno de cada ponto na constelação de modulação de amplitude de quadratura (QAM). Equidistante de cada ponto, representa a margem de erro que um sinal tem ao tentar atingir o alvo. Uma vez que a perfeição na rede sem fios é difícil de obter, o ponto na constelação não tem de atingir exatamente o centro.

Quanto menor o QAM (16 versus 64), maior o alvo (o EVM), mas com uma diminuição no valor ou na velocidade. Quanto maior for o QAM (64 vs. 1024), menor será o alvo. Dado o tamanho do EVM em 64 QAM, imagine o tamanho do EVM em 1024 QAM.

A taxas de QAM mais elevadas, os dispositivos precisam de ter muito “ar limpo” (proporção sinal/ruído elevada) para atingir sempre o EVM. Se o ar não estiver “limpo”, alguns dispositivos reduzirão de 1024-QAM para 256-QAM, então para 64-QAM e, finalmente, 16-QAM, trocando a velocidade por confiabilidade. À medida que o número de QAM diminui, o EVM na constelação aumenta, tornando-o um alvo mais fácil de atingir.

Mesmo com clientes mais velhos (sem Wi-Fi 6), um novo AP será muito melhor em atingir o seu objetivo, ou EVM, na constelação QAM, resultando numa experiência mais rápida para todos os dispositivos, não apenas aqueles capazes de Wi-Fi 6 e 1024-QAM. Com o Wi-Fi 6, nem todos os dispositivos poderão aproveitar o 1024-QAM, mas alguns irão. Os clientes Wi-Fi 6 que enviam os seus dados mais rapidamente, mesmo que algumas vezes, tornam um conjunto de serviços básicos mais eficiente (conjunto de células Wi-Fi), o que torna a experiência mais rápida para todos.

Ao não depender apenas de taxas de QAM mais rápidas e mais elevadas, a velocidade adicional no Wi-Fi 6 vem com maior eficiência e capacidade. Como os dispositivos podem usar o espectro de forma mais eficiente, ele abre faixas horárias para os dispositivos transmitirem, conhecido como oportunidade de transmissão (TXOP). Ao usar OFDMA, dispositivos com cargas úteis menores podem transmitir seus dados simultaneamente. Mais oportunidades no canal significam que todos os dispositivos irão naturalmente acelerar à medida que mais tempo estiver disponível para dispositivos que precisam dele.

Melhoria da utilização de recursos

Mais TXOP, combinado com dispositivos que podem usar taxas de QAM mais elevadas, significa que os dispositivos recebem mais dados mais rapidamente, resultando numa diminuição dos TXOPs de que o dispositivo precisa. Mais TXOP para outros dispositivos, incluindo dispositivos Wi-Fi 4 e 5, significa que irão mais rapidamente.

O resultado? A atualização para uma rede Wi-Fi 6, mesmo que a maioria dos clientes não seja capaz de Wi-Fi 6, prevê-se que resolva muitos dos desafios de rede atuais.

Estruturas de gestão protegidas

WPA3 requer que as estruturas de gestão protegidas (PMFs) estejam ativadas. Os PMF melhoram a segurança Wi-Fi e a proteção da rede contra ataques maliciosos, como spoofing, ao fornecer confidencialidade de dados e proteção de repetição de quadros de gestão.

O Wi-Fi 6E foi concebido para ajudar a aliviar o congestionamento, congestionamentos e largura de canal limitada de bandas Wi-Fi legadas:

• Menos congestionamento: O Wi-Fi atual oferece 28 canais de 20 MHz não sobrepostos; o Wi-Fi 6E oferece 59 novos canais de 20 MHz¹⁴. Os canais adicionados ajudarão a minimizar muitos dos desafios de congestionamento atuais e permitirão um melhor suporte para mais dispositivos conectados e tipos de dispositivos.
   
• Velocidade mais elevada: 1.200 MHz de espectro contíguo permite a ligação de canais de 80 MHz (14 novos canais) e até 160 MHz (7 novos canais). Estas são boas notícias para locais de alta densidade, como centros de convenções e auditórios. Em casa, o Wi-Fi e o Wi-Fi 6E fornecerão velocidades para complementar as velocidades multigigabit das mais recentes redes de fibra e DOCSIS 3.1. Ao combinar vários canais de 20 MHz num canal de 80 MHz ou 160 MHz mais amplo e com maior rendimento, os clientes Wi-Fi 6 existentes podem atingir as suas velocidades máximas sem os limites de operação em larguras de canal menores. O Wi-Fi 6E também pode suportar mais aplicações de substituição com fios, como ligações de rede sem fios ponto a ponto e ligações de rede interior.
   
• Baixa latência: O Wi-Fi 6E suportará apenas dispositivos com capacidade para OFDMA; multiutilizadores, entradas múltiplas, saídas múltiplas (MU-MIMO); 1024-QAM; e 6 GHz. Todos os outros dispositivos Wi-Fi legados serão limitados às bandas de 2.4 GHz e 5 GHz. Espera-se que os novos AP forneçam retrocompatibilidade para suportar Wi-Fi 6E e bandas legadas.
   
• Aplicações de substituição com fios: O Wi-Fi 6E também pode suportar mais aplicações de substituição com fios, incluindo ligações de rede sem fios ponto a ponto e ligações de rede interior.
   

Principais diferenças entre Wi-Fi 5, Wi-Fi 6 e Wi-Fi 6E:

Esquemas de modulação anteriores em Wi-Fi usaram multiplexagem de divisão de frequência ortogonal (OFDM), que permite apenas um dispositivo de cada vez, independentemente do tamanho da carga útil. Com um frame completo (o nome de um pacote enquanto ele está no ar) sendo atribuído a um dispositivo do cliente, quer ele precise do frame completo ou não, as ineficiências são óbvias.

OFDM num canal de 20 MHz de largura

O Wi-Fi 6 usa um novo esquema de modulação conhecido como OFDMA, que agora permite que até nove dispositivos transmitam simultaneamente em um canal de 20 MHz, se suas cargas úteis atenderem aos requisitos. Se a carga útil que precisa de ser transmitida requerer mais capacidade, esta é ajustada e agendada rapidamente pela infraestrutura para permitir que as combinações mais eficientes de cargas úteis sejam transmitidas ao mesmo tempo.

OFDMA num canal de 20 MHz de largura

Quando as duas figuras acima são comparadas, pode ver que o que tinha levado três fotogramas para transportar utilizando OFDM pode agora ser combinado num fotograma. O que tinha sido um recurso meio vazio (Frame #1 para o Cliente A) agora está preenchido com os dados adicionais para dois clientes adicionais (Frames 2 e 3 para os Clientes B e C). Ambas as figuras ainda usam um canal de 20 MHz de largura, mas na Figura 3 vemos a introdução da unidade de recursos (RU) ou que o canal de 20 MHz de largura é dividido em nove alocações de frequência separadas.

O que tinha tirado oito fotogramas em OFDM pode agora ser conseguido em apenas três fotogramas de OFDMA. A nova eficiência do Wi-Fi 6 significa que, a partir do Quadro n.o 4, usando OFDMA, os clientes podem agora enviar mais dados - ou, como visto no Quadro n.o 5, clientes adicionais podem agora enviar os seus dados. Ao utilizar totalmente os recursos disponíveis, podem ser enviados mais dados no mesmo período de tempo (oito fotogramas para cada exemplo) e mais clientes têm a oportunidade de enviar os seus dados. Mais dados de mais clientes em menos tempo resultam em uma rede que se sente mais rápida que as gerações anteriores.

É de notar que nem todos os clientes precisam de estar a utilizar (ou capazes de) OFDMA. Agrupar os clientes OFDMA (Wi-Fi 6) num único fotograma abre os restantes fotogramas para um cliente OFDM (Wi-Fi 5) utilizar o recurso.

Por outras palavras, os PAs Wi-Fi 6 são retrocompatíveis com dispositivos Wi-Fi mais antigos; mas, uma vez que todos os clientes podem agora enviar os seus dados em menos tempo, a experiência será mais rápida.

OFDM em transição para OFDMA

Ao utilizar uma rede Wi-Fi 6 e tirar partido do OFDMA, os APs do Wi-Fi 6 conseguiriam lidar com mais dispositivos sem precisar de adicionar mais APs mais tarde para carregar a carga à medida que as contagens de dispositivos continuam a aumentar.

A modulação de amplitude de quadratura 1024 (QAM) é um esquema de modulação altamente desenvolvido no qual os dados são transmitidos através de frequências de rádio. Para comunicações sem fios, o QAM é um sinal no qual dois transportadores (duas ondas sinusoidais) – deslocados na fase em 90 graus (um quarto fora de fase) – são modulados e a saída resultante consiste em variações de amplitude e fase. Estas variações são a base das informações que vemos nos dispositivos do cliente.

MIMO significa entrada múltipla, saída múltipla e relaciona-se com rádios sem fios usando várias antenas para transmitir e receber o sinal. Esta configuração permite que os APs e os dispositivos do cliente beneficiem de uma variedade de caminhos de propagação, produzindo assim velocidades mais rápidas e intervalos mais longos. Esta melhoria surgiu com o Wi-Fi 4 e ainda é utilizada por padrões mais elevados.

Além das vantagens do MIMO, o Wi-Fi 5 também fornece um rendimento de rede sem fios multiestação (MU) de pelo menos 1 Gbps e um rendimento de estação única de pelo menos 500 Mbps.

No entanto, a implementação do Wi-Fi 5 do multiutilizador, entrada múltipla, saída múltipla (MU-MIMO), teve algumas limitações, discutidas mais adiante, que afetaram a forma como funcionava fora de um laboratório e, no final, resultaram em quase nenhuma vantagem na implementação do mundo real.

A primeira limitação foi a direção dos dados. Era apenas ligação descendente, o que significa que só podia ser utilizado para enviar dados do AP para os dispositivos do cliente. Em segundo lugar, em vez de utilizar unidades de rádio, utilizou transmissões espaciais. Isto significa que só funcionaria se todos os dispositivos do cliente que participam nesse grupo estivessem na orientação adequada para o AP - enviando os dados para permitir a separação das transmissões espaciais.

Se os clientes não estivessem nas áreas verdes, como mostrado abaixo, a MU-MIMO não funcionaria. Além disso, à medida que os feixes convergevam, surgiram mais problemas. A limitação final: O MU-MIMO foi limitado a um máximo de quatro dispositivos de uma só vez.

Wi-Fi 5 MU-MIMO utilizando transmissões espaciais

Com Wi-Fi 6 usando unidades de recursos OFDMA em vez de transmissões espaciais (consulte a Figura 5: OFDM passando para OFDMA), as limitações do MU-MIMO no Wi-Fi 5 foram resolvidas. Não só se aplica no downlink (DL) do AP para o cliente, mas também ao uplink (UL) do cliente para o AP.

O Wi-Fi 5 utilizava fluxos espaciais para separar os fluxos de dados, tornando a implementação limitada e difícil de orquestrar. Ao usar as larguras de canal menores dos RUs, um sistema Wi-Fi 6 permite que a estação receptora, seja o AP ou o cliente, simplesmente sintonize seu receptor para o corte menor de espectro e ignore os dados enviados aos outros dispositivos.

OFDM (Wi-Fi 5) vs OFDMA MU-MIMO (Wi-Fi 6)

O tempo de despertar alvo (TWT) permite que os dispositivos determinem quando e com que frequência irão acordar para enviar ou receber dados. Essencialmente, isso permite que os 802.11ax¹⁵APs aumentem o tempo de suspensão do dispositivo e melhorem significativamente a duração da bateria, um recurso importante para a internet das coisas.

Além de poupar energia no lado do cliente, o TWT permite que APs e dispositivos sem fios negociem e definam tempos específicos para aceder ao meio. Isto ajuda a otimizar a eficiência espectral ao reduzir a contenção e a sobreposição entre utilizadores. O mecanismo TWT apareceu pela primeira vez na norma IEEE 802.11ah“Wi-Fi HaLow”.

Publicado em 2017, o padrão de baixa potência foi especificamente concebido para suportar aimplementação em larga escala da infraestrutura IoT, como estações e sensores, que coordenam inteligentemente a partilha de sinais. A funcionalidade TWT evoluiu ainda mais com a norma IEEE 802.11ax, uma vez que as estações e os sensores são agora apenas necessários para ativar e comunicar com as instruções de transmissão de sinalizador(es) específicas para as sessões de transmissão TWT a que pertencem. Isso permite que a norma IEEE 802.11ax¹⁶sem fio otimize a economia de energia para muitos dispositivos, com desempenho mais confiável, determinístico e semelhante a LTE.

As implementações de Wi-Fi de alta densidade legadas normalmente viam vários AP atribuídos aos mesmos canais de transmissão devido ao espectro limitado - um paradigma ineficiente que contribuiu para o congestionamento e abrandamento da rede. Além disso, os dispositivos IEEE 802.11 não foram capazes de se comunicar e negociar efetivamente entre si para maximizar os recursos do canal.

Em contraste, os PA Wi-Fi 6 foram concebidos para otimizar a reutilização eficiente do espectro em implementações de alta densidade utilizando técnicas que incluem coloração de conjunto de serviço básico (BSS). Este mecanismo “códigos de cor” ou marca, de forma inteligente, frequências partilhadas com um número incluído no cabeçalho PHY (camada física na pilha OSI) que é passado entre o dispositivo e a rede.

Em termos reais, estes códigos de cores permitem aos AP decidir se a utilização simultânea do espectro é permitida porque o canal está a mostrar-se ocupado e indisponível para utilização quando é detetada a mesma cor. Isto ajuda a mitigar a sobreposição de conjuntos de serviços básicos (OBSS). Por sua vez, este protocolo permite que uma rede transmita dados para vários dispositivos em áreas congestionadas de forma mais eficaz e simultânea.

Este objetivo é alcançado através da identificação de OBSS, negociação de contenção média e determinação das técnicas de gestão de interferências mais adequadas. A coloração também permite que os PAs do Wi-Fi 6 ajustem com precisão os parâmetros de Clear Channel Assessment (CCA), incluindo os níveis de energia (potência adaptativa) e deteção de sinal (limiares de sensibilidade).

Com o Wi-Fi 6, vários APs implementados em ambientes de dispositivos densos podem fornecer coletivamente a qualidade de serviço (QoS) necessária a mais clientes com perfis de uso mais diversos. Isto é possível graças a uma série de tecnologias, como a coloração BSS, que maximiza o desempenho da rede ao trabalhar mesmo em ambientes de interferência co-canal muito congestionados.

Fique atento a mais inovações tecnológicas Wi-Fi 6 na segunda parte deste artigo.