Nascido em 1997, o Wi-Fi influenciou a vida humana muito mais do que qualquer outra celebridade da Geração Z. O seu crescimento e maturação constantes libertaram gradualmente a conectividade de rede do antigo regime de cabos e conectores, ao ponto de o acesso à Internet de banda larga sem fios – algo impensável na época da ligação telefónica – ser frequentemente considerado um dado adquirido.
Tenho idade suficiente para me lembrar do clique satisfatório com que um plugue RJ45 significou uma conexão bem-sucedida ao multiverso online em rápida expansão. Hoje em dia, tenho pouca necessidade de RJ45, e os adolescentes que conheço, saturados de tecnologia, podem não saber de sua existência.
Nas décadas de 60 e 70, a AT&T desenvolveu sistemas de conectores modulares para substituir conectores telefônicos volumosos. Posteriormente, esses sistemas foram expandidos para incluir o RJ45 para redes de computadores.
A preferência pelo Wi-Fi entre a população em geral não é de todo surpreendente; Os cabos Ethernet parecem quase bárbaros em comparação com a prodigiosa conveniência da tecnologia sem fio. Mas, como engenheiro preocupado simplesmente com o desempenho do datalink, ainda considero o Wi-Fi inferior a uma conexão com fio. O 802.11 trará o Wi-Fi um passo – ou talvez até um salto – mais perto de substituir completamente a Ethernet?
Uma breve introdução aos padrões Wi-Fi: Wi-Fi 6 e Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 é o nome divulgado para IEEE 802.11ax. Totalmente aprovado no início de 2021 e beneficiando de mais de vinte anos de melhorias acumuladas no protocolo 802.11, o Wi-Fi 6 é um padrão formidável que não parece ser candidato a uma substituição rápida.
Uma postagem no blog da Qualcomm resume o Wi-Fi 6 como “uma coleção de recursos e protocolos destinados a direcionar o máximo de dados possível para o maior número possível de dispositivos simultaneamente”. O Wi-Fi 6 introduziu vários recursos avançados que melhoram a eficiência e aumentam o rendimento, incluindo multiplexação no domínio da frequência, MIMO multiusuário de uplink e fragmentação dinâmica de pacotes de dados.
Wi-Fi 6 incorpora tecnologia OFDMA (acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal), que aumenta a eficiência espectral em ambientes multiusuários
Por que, então, o grupo de trabalho 802.11 já está no bom caminho para desenvolver um novo padrão? Por que já estamos vendo manchetes sobre a primeira demonstração do Wi-Fi 7? Apesar da sua coleção de tecnologias de rádio de última geração, o Wi-Fi 6 é visto, pelo menos em alguns setores, como desanimador em dois aspectos importantes: taxa de dados e latência.
Ao melhorar a taxa de dados e o desempenho de latência do Wi-Fi 6, os arquitetos do Wi-Fi 7 esperam oferecer uma experiência de usuário rápida, suave e confiável, que é ainda mais facilmente alcançada com cabos Ethernet.
Taxas de dados versus latências em relação aos protocolos Wi-Fi
O Wi-Fi 6 suporta taxas de transmissão de dados próximas de 10 Gbps. Se isto é “bom o suficiente” em sentido absoluto é uma questão altamente subjetiva. No entanto, num sentido relativo, as taxas de dados do Wi-Fi 6 são objetivamente fracas: o Wi-Fi 5 alcançou um aumento de mil por cento na taxa de dados em comparação com o seu antecessor, enquanto o Wi-Fi 6 aumentou a taxa de dados em menos de cinquenta por cento. em comparação com Wi-Fi 5.
A taxa teórica de fluxo de dados definitivamente não é um meio abrangente de quantificar a “velocidade” de uma conexão de rede, mas é importante o suficiente para merecer a atenção dos responsáveis pelo contínuo sucesso comercial do Wi-Fi.
Comparação das últimas três gerações de protocolos de rede Wi-Fi
A latência como conceito geral refere-se a atrasos entre a entrada e a resposta.
No contexto das conexões de rede, a latência excessiva pode degradar a experiência do usuário tanto quanto (ou até mais do que) a taxa de dados limitada – a transmissão extremamente rápida em nível de bit não ajuda muito se você tiver que esperar cinco segundos antes de uma página da web começa a carregar. A latência é particularmente importante para aplicações em tempo real, como videoconferência, realidade virtual, jogos e controle remoto de equipamentos. Os usuários têm paciência para vídeos com falhas, jogos lentos e interfaces de máquina demoradas.
Taxa de dados e latência do Wi-Fi 7
O Relatório de Autorização de Projeto para IEEE 802.11be inclui o aumento da taxa de dados e a redução da latência como objetivos explícitos. Vamos dar uma olhada mais de perto nesses dois caminhos de atualização.
Taxa de dados e modulação de amplitude em quadratura
Os arquitetos do Wi-Fi 7 desejam uma taxa de transferência máxima de pelo menos 30 Gbps. Não sabemos quais recursos e técnicas serão incorporados ao padrão 802.11be finalizado, mas alguns dos candidatos mais promissores para aumentar a taxa de dados são largura de canal de 320 MHz, operação multi-link e modulação 4096-QAM.
Com acesso a recursos de espectro adicionais da banda de 6 GHz, o Wi-Fi pode aumentar de forma viável a largura máxima do canal para 320 MHz. Uma largura de canal de 320 MHz aumenta a largura de banda máxima e a taxa de dados de pico teórica por um fator de dois em relação ao Wi-Fi 6.
Na operação multilink, múltiplas estações clientes com seus próprios links funcionam coletivamente como “dispositivos multilink” que possuem uma interface com a camada de controle de link lógico da rede. O Wi-Fi 7 terá acesso a três bandas (2.4 GHz, 5 GHz e 6 GHz); um dispositivo multi-link Wi-Fi 7 poderia enviar e receber dados simultaneamente em várias bandas. A operação multi-link tem potencial para grandes aumentos de rendimento, mas acarreta alguns desafios significativos de implementação.
Na operação multi-link, um dispositivo multi-link possui um endereço MAC, embora inclua mais de uma STA (que significa estação, significando um dispositivo de comunicação, como um laptop ou smartphone).
QAM significa modulação de amplitude em quadratura. Este é um esquema de modulação I/Q no qual combinações específicas de fase e amplitude correspondem a diferentes sequências binárias. Podemos (em teoria) aumentar o número de bits transmitidos por símbolo aumentando o número de pontos de fase/amplitude na “constelação” do sistema (veja o diagrama abaixo).
Este é um diagrama de constelação para 16-QAM. Cada círculo no plano complexo representa uma combinação fase/amplitude que corresponde a um número binário predefinido
O Wi-Fi 6 usa 1024-QAM, que suporta 10 bits por símbolo (porque 2^10 = 1024). Com a modulação 4096-QAM, um sistema pode transmitir 12 bits por símbolo – se conseguir atingir SNR suficiente no receptor para permitir uma demodulação bem-sucedida.
Wi-Fi 7 Recursos de latência:
Camada MAC e Camada PHY
O limite para funcionalidade confiável de aplicativos em tempo real é a latência de pior caso de 5 a 10 ms; latências tão baixas quanto 1 ms são benéficas em alguns cenários de uso. Alcançar latências tão baixas em um ambiente Wi-Fi não é uma tarefa fácil.
Os recursos que operam tanto na camada MAC (controle de acesso ao meio) quanto na camada física (PHY) ajudarão a trazer o desempenho de latência do Wi-Fi 7 para o nível inferior a 10 ms. Isso inclui formação de feixe coordenado de pontos de acesso múltiplo, rede sensível ao tempo e operação multilink.
Principais recursos do Wi-Fi 7
Pesquisas recentes indicam que a agregação multilink, incluída no título geral de operação multilink, pode ser fundamental para permitir que o Wi-Fi 7 satisfaça os requisitos de latência de aplicações em tempo real.
O futuro do Wi-Fi 7?
Ainda não sabemos exatamente como será o Wi-Fi 7, mas sem dúvida incluirá novas tecnologias de RF e técnicas de processamento de dados impressionantes. Toda a pesquisa e desenvolvimento valerá a pena? O Wi-Fi 7 revolucionará as redes sem fio e neutralizará definitivamente as poucas vantagens restantes dos cabos Ethernet? Sinta-se à vontade para compartilhar suas idéias na seção de comentários abaixo.
