sexta-feira, 20 de outubro de 2017

Padrão IEEE 802.11ax de WiFi de Próxima Geração

Olá Pessoal,

Ao longo dos últimos 20 anos a tecnologia WiFi evoluiu através de diferentes padrões, desde o 802.11-1997 original (1G), passando pelos padrões 802.11b (2G), 802.11a/g (3G) e 802.11n (4G), até chegar ao atual padrão 802.11ac (5G). Em 2013 escrevi um artigo intitulado Padrão IEEE 802.11ac de Redes Wireless a 1Gbps, momento em que a atual tecnologia de WiFi (802.11ac) ainda era um rascunho. Em 2016 escrevi outro artigo sobre novos padrões de WiFi que foram idealizados para aplicações específicas, intitulado Novos Padrões de WiFi: 802.11ad (WiGig) e 802.11ah (HiLow). Pois bem, o objetivo deste artigo é apresentar algumas características do atual rascunho da sexta geração de WiFi que será conhecida como padrão IEEE 802.11ax e que deverá substituir o atual padrão 802.11ac na indústria.




Desde 2013 O IEEE formou um grupo de estudo denominado High Efficiency WLAN (HEW) para  trabalhar na especificação daquele que será o padrão WiFi de próxima geração. A expectativa é que a documentação do novo padrão 802.11ax seja publicada em 2019, oportunidade em que a indústria deve estar em fase inicial de adoção dessa nova tecnologia. O objetivo do grupo de trabalho do IEEE responsável pela especificação do novo padrão é construir uma tecnologia de rede WiFi que seja altamente eficiente por meio de melhor utilização do espectro, permitindo atingir taxas superiores a 10Gbps, o que é particularmente interessante para ambientes com alta densidade de clientes. 

Diferente do atual padrão 802.11ac que foi especificado para operar apenas na frequência de 5GHz em que há maior disponibilidade de banda e menor interferência do que na faixa de 2,4GHz, o novo padrão 802.11ax está sendo projetado para operar em ambas as frequências de 2,4GHz e 5GHz, o que deve garantir sua compatibilidade com todos os demais padrões anteriores. 

Obs.: Apesar do atual padrão 802.11ac ser especificado para operar apenas na frequência de 5GHz, a maioria dos equipamentos AC disponíveis no mercado opera em ambas as frequências de 2,4GHz e 5GHz. No entanto, a operação desses equipamentos na frequência de 2,4GHz é toda baseada no padrão 802.11n, sendo que as melhorias do padrão 802.11ac estão disponíveis apenas para 5GHz.  

O padrão 802.11ax aproveitará um dos avanços da tecnologia celular LTE para aumentar sua eficiência, empregando uma técnica denominada OFDMA. Essa técnica permite dividir cada canal principal em centenas de sub-canais para otimizar a utilização da radiofrequência. O padrão 802.11ac tem suporte a MU-MIMO para atender múltiplos clientes simultaneamente, mas somente no sentido downlink, ou seja, do AP (ou roteador WiFi) para os clientes. O novo padrão 802.11ax deve suportar MU-MIMO em ambos os sentidos downlink e uplink. O novo padrão também deve ficar mais inteligente no sentido de reutilizar frequências e também mais adaptável com capacidade de ajustar automaticamente a potência de transmissão com base na medição do sinal recebido, tudo isso de forma padronizada. 

Obs.: Cabe destacar que esse recurso inteligente já é suportado nas soluções mais tradicionais do mercado, mas cada fabricante possui sua própria tecnologia para fazê-lo. Por exemplo, em outro artigo intitulado Cisco RRM na Otimização da Radiofrequência WiFi, explico a tecnologia RRM (Radio Resource Management) da Cisco e seus componentes TPC, DCA e CHDM. 

O intervalo de guarda (GI) foi estendido para aumentar a proteção do sinal em ambientes ruidosos e com atraso na propagação do sinal, por exemplo em ambientes externos (outdoor). No padrão 802.11ac o intervalo de guarda pode ser curto (0,4 µs) para aumentar a taxa de tramissão ou longo (800 µs) para melhorar a qualidade da transmissão em ambientes ruidosos. O problema é que quanto menor o GI, maior será a taxa de erros de pacotes quando o atraso na propagação do sinal exceder seu valor, o que acaba sendo ruim na prática. No novo padrão 802.11ax o GI pode ser 0,8µs, 1,6µs ou 3,2µs. 

Também está previsto na especificação do padrão 802.11ax um mecanismo para diminuir o consumo de energia e ampliar a vida útil da bateria dos dispositivos móveis, através de um recurso denominado TWT (Target Wake Time). A ideia é que o AP sinalizará aos clientes quando eles podem "dormir" com um agendamento de quando devem "acordar", o que deve impactar positivamente na vida da bateria, mesmo que os períodos de tempo dormir/acordar sejam bastante curtos na prática.

Atualmente a Broadcom, Qualcomm e Qantenna já anunciaram o desenvolvimento de processadores com pré-suporte ao rascunho v1.0 do que será o padrão 802.11ax. O objetivo é que esses chipsets sejam embarcados na próxima geração de roteadores WiFi e APs. A título de curiosidade, em agosto/2017 a Asus anunciou o primeiro roteador WiFi 802.11ax (mercado residencial) e em setembro/2017 a Huawei anunciou o primeiro AP 802.11ax (mercado corporativo), ambos ainda baseados no rascunho do padrão.


Por fim, trago uma síntese das características do futuro padrão 802.11ax:

  • Taxas de Transmissão > 10 Gbps
  • Suporte a Ambientes de Alta Densidade de Clientes
  • Opera em Ambas as Frequências de 2,4 GHz e 5 GHz
  • Suporta Canais de: 20MHz, 40MHz, 80MHz e 160MHz
  • Utilização de OFDMA (c/ Centenas de Sub-Canais)
  • Modulação OFDM/1024-QAM
  • Suporte a MU-MIMO (Donwlink e Uplink)
  • Algoritmo Inteligente e Adaptável de Otimização da RF
  • Menor Consumo de Energia
  • Intervalo de Guarda Estendido

Samuel. 

16 comentários:

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