Próxima geração Wi-Fi: 802.11ax - MAX dicas | Tech

domingo, 11 de novembro de 2018

Próxima geração Wi-Fi: 802.11ax

O padrão 802.11ax aborda desafios de wi-fi, como densidade e latência do cliente, mas ainda é cedo, com a aprovação final não prevista até o final de 2019.

A família de padrões de rede sem fio IEEE 802.11, de 21 anos de idade, mais conhecida como 'wi-fi', tem um novo membro: 802.11ax . Em suas duas décadas, o wi-fi passou de uma curiosidade para uma grande força social, tendo trazido acesso fácil, rápido e barato à internet para residências, escritórios e espaços públicos.


Imagem: Intel

Cada nova versão do padrão promoveu-se principalmente em velocidades mais rápidas, e o 802.11ax promete até 30 por cento mais velocidade do que seu antigo 802.11ac. Mas esse não é o principal ponto de venda. Em vez disso, o 802.11ax usa um conjunto de tecnologias novas e estendidas para resolver alguns dos problemas mais duradouros do wi-fi, incluindo a densidade e a latência do cliente. Com quatro vezes mais dados disponíveis simultaneamente para vários clientes e corte de latência de 75%, a experiência do usuário do 802.11ax deve ser muito melhorada. Ele também mantém total compatibilidade com padrões mais antigos, um recurso essencial, mas que tem um custo.

O novo padrão wi-fi teve uma estrada rochosa. Os dois primeiros rascunhos da norma foram rejeitados, enquanto o terceiro foi aprovado pelo comitê do IEEE executando o padrão em 1º de julho de 2018. Tudo isso significa que a aprovação final não acontecerá até o final de 2019.

Se as promessas se realizarem, a espera valerá a pena. Em particular, o 802.11ax pode resolver uma das maiores ironias da tecnologia, que qualquer grande conferência dedicada à comunicação sem fio tem wi-fi inutilizável. O mesmo problema ocorre nos eventos do estádio, nos corredores lotados e nos grandes eventos. Um ponto de acesso (AP) 802.11x não terá um throughput muito maior do que os 1Gbps ou mais que um dispositivo 802.11ac poderia gerenciar, mas pode dividir esse total eficientemente entre muitas outras conexões simultâneas.

Tecnologias-chave
RÁDIO
Na base da árvore de inovação 802.11ax está a forma como lida com frequências de rádio. Ele tem que usar as mesmas alocações de espectro em 2.4GHz e 5GHz como antes, com conjuntos de canais de 20MHz que podem ser agrupados em blocos de até 160MHz de largura. Mas dentro desses canais de 20MHz, o 802.11ax subdivide o espaço de frequência em 256 subcanais, quatro vezes mais do que os 64 subcanais usados ​​anteriormente. Isso melhora a resolução com a qual um link pode lidar com interferência, desvanecimento dependente de frequência e assim por diante.

A maior densidade de subportadoras mais estreitas dá ao 802.11ax mais flexibilidade para controlar cada canal, equalizando características com mais precisão e alocando grupos de subcanais para muitos clientes simultaneamente.

Imagem: Qorvo


Uma mudança maior está na maneira como o 802.11ax usa os subcanais. Antes, todos os subcanais eram usados ​​em paralelo para falar com um dispositivo individual, que monopolizava o canal até ser entregue a outro dispositivo. O 802.11ax aloca subcanais em unidades de recursos (RUs) que podem ser usados ​​para falar simultaneamente com vários clientes 802.11ax, até nove em um canal de 20MHz ou 74 em um grupo de canais de 160MHz. Isso significa uma latência muito menor e uma distribuição mais justa da largura de banda entre os clientes 802.11ax. O AP pode enviar aos clientes quadros de gatilho que consultam qual tipo de serviço é necessário, enquanto os clientes respondem com relatórios de status do buffer que o PA usa para alocar RUs.

Combinando diferentes tipos de subcanais, o 802.11ax faz um uso muito melhor do espectro com uma alta densidade de clientes. No entanto, um cliente não 802.11ax no mix pode reduzir gravemente esse recurso.

Imagem: Aruba Networks

O antigo sistema de 64 subportadoras era chamado OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) - 'ortogonal', significando que as frequências estavam relacionadas entre si de modo a minimizar a interferência entre as subportadoras. A nova versão 802.11ax é chamada de Acesso Múltiplo por Divisão Ortogonal de Múltiplos Usuários (MU-OFDMA). 

CORES
Outra causa importante do trabalho lento em ambientes wi-fi densos é a interferência mútua entre os pontos de acesso que compartilham o mesmo canal, ou cujos agrupamentos de canais se sobrepõem. Wi-fi lida com essa interferência co-canal por Carrier Sense com Multiple Access Avoidance de Colisão (CSMA / CA): um rádio que deseja transmitir, primeiro escuta sua frequência, e se ouvir outra transmissão em processamento, ele aguarda um pouco antes de tentar novamente.

Mesmo que dois pontos de acesso estejam muito distantes deles para detectar as transmissões uns dos outros diretamente, um cliente entre eles pode efetivamente acionar a evitação de colisão quando um ponto de acesso o ouve falando com o outro. No entanto, é possível que o cliente esteja próximo o suficiente do seu ponto de acesso para que o outro AP possa reutilizar a frequência sem causar interferência. Isso é chamado de "reutilização espacial".

Com o BSS Color, diferentes links na mesma frequência podem decidir ignorar um ao outro e continuar se eles decidirem que o risco de interferência é baixo, em vez de recuar e potencialmente não usar o espectro disponível.

Imagem: Aruba Networks

Para este fim, 802.11ax adicionou um conceito chamado BSS Color. BSS significa Basic Service Set, que não importa: é a cor que é importante. Este é um número entre 0 e 7, e os APs que estão próximos no mesmo canal devem ser configurados para usar cores diferentes. Quando um AP ou um cliente que deseja transmitir capta um sinal em seu canal, ele pode verificar o código de cor e, se for diferente e a intensidade do sinal for baixa o suficiente para indicar uma pequena chance de interferência, prossiga com a transmissão de qualquer maneira. Se a cor for a mesma ou se não houver valor de cor porque a conversa está ocorrendo entre rádios pré-802.11ax, as regras antigas se aplicam.

MIMO
A tecnologia de Múltiplas Entradas / Múltiplas Saídas (MIMO) existe há algum tempo e refere-se ao uso de múltiplas antenas para criar links simultâneos na mesma frequência, mas separados por uma combinação do tempo que cada sinal é transmitido e do espaço que ocupa. Embora isso fosse parte do padrão 802.11ac anterior, ele não obteve muito sucesso. O processo de estabelecimento de links MIMO envolve o envio de quadros sonoros aos clientes, que respondem com as condições observadas e, em seguida, criam uma matriz de como agrupar e configurar os clientes para usar o MIMO.

No 802.11ac isso foi lento e os resultados tépidos; O 802.11ax incorpora várias alterações para atender vários clientes simultaneamente e usar outros tipos de quadros para ajudar a criar grupos MIMO. Mas outros problemas com MIMO, os clientes frequentemente não têm múltiplas antenas, por exemplo, e o MIMO simplesmente não funciona bem em situações densas. Embora o MIMO do 802.11ax funcione melhor em algumas circunstâncias, não espere muito dele. Alguns aspectos, como adicionar melhorias MIMO ao uplink de clientes em oposição a apenas o link para baixo do AP, foram adiados até a próxima versão do padrão, 802.11ax Wave 2.

Uma variedade de pequenos ajustes no 802.11ax aborda situações específicas. Um é o 1024-QAM, para Modulação de Amplitude em Quadratura o 1024 é o número de combinações de tamanho e fase relativa que cada pedaço individual de energia de rádio pode ter. O maior número anterior foi 256-QAM; números mais altos significam taxas de dados mais altas para uma determinada largura de banda de rádio, mas são mais suscetíveis a interferência e, portanto, são úteis apenas em situações de alta intensidade de sinal e baixo ruído. O 1024-QAM aumentará cerca de 20% em relação ao 256-QAM em situações ideais, dando assim seu benefício mais significativo aos esforços de marketing.

Cada ponto representa um estado possível do sinal de rádio. Quanto mais pontos, mais informações podem ser transmitidas, mas mais interferência pode mascarar o estado do sinal. O receptor tem que descobrir a mensagem provável, e maior densidade de pontos precisa de mais poder de processamento para decodificar.

Imagem: Aerohive

TWT - Target Wake Time - é um acordo negociado entre um AP e um cliente para quando o AP consultar o cliente em busca de tráfego. Isso permite que os clientes entrem em modos de baixo consumo entre os despertares; Ele também permite que o AP crie padrões eficientes de uso para maximizar o número de clientes com os quais ele pode lidar com o tempo.

802.11ax: quando e porquê
Alguns dos novos recursos do 802.11ax têm casos de uso muito específicos. O TWT é um sinal claro para a IoT, em que o gerenciamento de energia e a confiabilidade são mais importantes do que a alta largura de banda. IoT nas gerações anteriores do 802.11 é muito ineficiente, atando muitos recursos para fornecer ocasionalmente pequenas explosões de dados. Por outro lado, o 802.11ax poderá dedicar uma pequena fatia do espectro a vários dispositivos de IoT, liberando o restante do canal para reutilização.

Mas a maioria dos benefícios do 802.11x não será realizada por muitos anos. Embora você possa comprar pontos de acesso "compatíveis com 802.11ax" de vários fornecedores agora, não há clientes  e até algo como 30 a 40% dos clientes são compatíveis com 802.11ax, os pontos de acesso precisarão retornar a padrões mais antigos o tempo todo, para atender os clientes mais antigos.

Naturalmente, os pontos de acesso 802.11ax terão as CPUs mais recentes e a maior RAM, portanto, haverá um aumento de desempenho em algumas circunstâncias, mesmo com clientes mais antigos. Mas os APs também precisarão de mais energia - um problema se você estiver usando Power-over-Ethernet com seu limite de 15 watts e um backhaul com fio mais rápido através de múltiplas conexões Ethernet de 1Gbps ou 5Gbps.


Você pode comprar um ponto de acesso 802.11ax de nível empresarial, como o AP650X da Aerohive, mas ainda não há clientes 802.11ax disponíveis.

Imagem: Aerohive

Haverá também problemas de estabilidade com todo o novo código, e falta de equipamentos de análise, diagnóstico e planejamento do local, que afetarão os pontos de acesso e, quando chegarem, os clientes. Se você tiver que perguntar 'devo comprar 802.11ax agora?', Você já sabe a resposta. A menos que seu trabalho ou paixão envolva a avaliação de tecnologias de ponta, você deve esperar.

As primeiras implantações virão em grandes estádios, onde se espera que o público tenha os smartphones mais recentes e melhores, em outras palavras, os fãs da Apple. Eles lideraram a acusação em 1999, com a adoção da Wi-Fi pela Apple como o primeiro produto de consumo do mercado de massa a usar o padrão, e eles farão isso novamente.

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