A Evolução do Wi-Fi 6: Parte 3

Na segunda parte desta série de artigos, exploramos os conceitos básicos das tecnologias MU-MIMO, OFDMA e 1024-QAM. Neste artigo examinaremos mais de perto as velocidades de Wi-Fi em conjunto com maiores detalhes sobre OFDMA, MU-MIMO e o BSS Coloring.

Wi-Fi 6

Velocidades de Pico Teóricas vs. Capacidade e Eficiência de Rede

Como enfatizamos ao longo desta série de artigos, o padrão 802.11 evoluiu rápida e significativamente nas últimas duas décadas. Por exemplo, LANs sem fio se concentravam em atingir velocidades de pico teóricas no passado. Com o advento do Wi-Fi 6 (802.11ax), a ênfase mudou para a capacidade e a eficiência geral da rede, além das velocidades de taxa de transferência. Como a última versão do 802.11, espera-se que o Wi-Fi 6 (802.11ax) se torne predominante em ambientes ultra-densos como centros de transporte, complexos residenciais urbanos, campi de faculdades, locais de concertos e estádios esportivos. Todos esses são locais em que muitos clientes rotineiramente acessam a Internet via Wi-Fi, e compartilham conteúdo em UHD e transmitem vídeos em 4K.

Atualmente em desenvolvimento avançado, o padrão IEEE 802.11ax deve ser lançado em 2019. Vale notar que a velocidade máxima teórica do Wi-Fi 4 (802.11n) era de 150 megabits por segundo, por fluxo de dados. Já o Wi-Fi 5 (802.11ac) aumentou essa velocidade teórica para 866 megabits por segundo, por fluxo de dados, o que é considerado um salto de seis vezes. Por fim, o Wi-Fi 6 (802.11ax) dá suporte a velocidades de até 1.201 megabits por segundo. Embora o Wi-Fi 6 seja certamente mais rápido que seu predecessor, não dá o salto de seis vezes visto com o lançamento do Wi-Fi 5 (802.11ac).

Wi-Fi 6: Aumento de 4x na Taxa de Transferência

Mais especificamente, espera-se que o Wi-Fi 6 (802.11ax) represente um aumento de quatro vezes na taxa de transferência para o usuário comum. Isso se deve primariamente a uma utilização mais eficiente do espectro e a vários aperfeiçoamentos para implantações densas. É claro que velocidade não é a questão mais importante, já que as taxas máximas são notoriamente imprecisas quando se trata de desempenho no mundo real. Elas podem oscilar muito com base em uma variedade de obstáculos, outros sinais no ar, reflexões multipath e as capacidades tanto dos pontos de acesso quanto dos dispositivos clientes.

Para lidar com essas questões, o Wi-Fi 6 (802.11ax) busca melhorar a eficiência proporcionando velocidades de mundo real consistentemente mais altas que as do Wi-Fi 5 (802.11 ac). Como observamos na parte três desta série de artigos, o Wi-Fi 6 introduz o acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal (OFDMA na abreviação do inglês). O mecanismo – que é comprovado pelas implementações em LTE (4G) – fornece acesso mais eficiente para os usuários. Essencialmente, o mecanismo OFDMA permite que diversos usuários com necessidades variáveis de largura de banda sejam atendidos dividindo o cada canal sem fio em vários sub canais. Isso permite que vários clientes conversem com o AP de forma simultânea via um único canal (dependendo do tamanho deste). Mais especificamente: nove clientes via um canal de 20 MHz, 18 via um canal de 40 MHz e 37 via um canal de 80 MHz. Com a utilização de diversos canais menores, o AP pode oferecer uma alocação de largura de banda flexível baseada em requisitos específicos do fluxo de dados, aumentando assim o desempenho geral da rede. Deve-se notar que sub canais menores são conhecidos como Resource Unit (RU) ou tons de RU. O tamanho mínimo de uma RU é de 26 tons ou subportadoras, o que equivale a aproximadamente 2 MHz. Em termos práticos, isso significa que um canal de 20 MHz pode atender a até 9 usuários.

Trabalhando em Conjunto: OFDMA e MU-MIMO

O OFDMA trabalha em conjunto com o MU-MIMO, este último ajudando os APs a gerenciar a comunicação com vários dispositivos simultaneamente, em vez de um por vez. De uma perspectiva cronológica precisa, o MU-MIMO foi introduzido como parte do Wi-Fi 5 (802.11n), mas era suportado apenas no modo downlink. Em contraste, o Wi-Fi 6 (802.11ax) dá suporte a MU-MIMO de até 8×8 cadeias de transmissão tanto na direção downlink quanto na uplink – permitindo aos APs atender a até oito usuários simultaneamente. É importante entender que o MU-MIMO também beneficia o desempenho de dispositivos legados como os projetados com suporte a Wi-Fi 5 (Onda 2).

BSS Coloring

Outra característica importante do Wi-Fi 6 (802.11ax) é o Basic Service Set (BSS) Coloring, que talvez possa ser melhor descrito como um identificador de seis bits anexado a cada cabeçalho PHY que indica a origem da rede sem fio. Como o Wi-Fi é um meio de transmissão baseado no conceito half-duplex – o que significa que apenas um rádio pode transmitir em um domínio ou canal de frequência a qualquer momento – o Wi-Fi 6 (802.11ax) adiará a transmissão caso “perceba” a transmissão de preâmbulo de PHY de qualquer outro rádio Wi-Fi 6 durante a detecção de um sinal ou no limite SD de quatro decibéis ou acima. Essa sobrecarga de contenção do meio de transmissão sem fio é um grande problema em locais de alta densidade, como estádios ou grandes salas de conferência, devido ao alto número de APs e de clientes.

 A “contenção do meio de transmissão desnecessária” é conhecida como conjuntos de serviços básicos sobrepostos (OBSS na abreviação do inglês) que se dá quando dois ou mais APs estão servindo diferentes redes sem fio no mesmo canal, ou interferência co-canal (CCI na abreviação do inglês). O Wi-Fi 6 (802.11ax) lida com esse desafio melhorando a reutilização espacial, frequentemente mencionada como BSS Coloring. Esse mecanismo foi introduzido inicialmente como parte do grupo de estudos 802.11ah para lidar com a sobrecarga desta contenção do meio de transmissão devido as interferências causadas pelos OBSS. Responsável por atribuir uma cor diferente, representada por um número entre 0 e 63, que é adicionado ao cabeçalho PHY do quadro de transmissão do Wi-Fi 6 (802.11ax) a cada Basic Service Set (BSS) em um ambiente, o BSS Coloring permite que um AP pode identifique quais transmissões estão vindo de outras redes sem fio – e ignorá-las se estiverem abaixo de um certo limite de força para impedir a interferência. Isso ajuda a evitar perdas de velocidade e desempenho das redes sem fio de forma desnecessária.


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