Taxa de transferência extremamente alta do Wi-Fi 7: Liberte o poder

No primeiro desta série de blogs sobre Wi-Fi 7, discutimos uma visão geral de alto nível do Wi-Fi 7 como o conhecíamos no momento da publicação desta série.  

Para ajudar as pessoas a entender algumas melhorias importantes que vêm com o Wi-Fi 7 a RUCKUS Networks publicou um white paper detalhando as principais melhorias que estamos vendo com o Wi-Fi 7, ou 802.11be, como é conhecida a emenda IEEE. O white paper pode ser encontrado na página dedicada ao Wi-Fi 7 no novo website da RUCKUS Networks. 

Este blog vai analisar mais detalhadamente um dos princípios chave do Wi-Fi 7, e esse é o nome – Wi-Fi 7 Rendimento extremamente elevado.  As outras características principais como Multi-Link Operation (MLO), Puntured Transmission (também conhecido como Preamble Punuring) e qualidade melhorada do serviço (QoS) serão abordadas em algumas entradas posteriores do blog. Para este blog, vamos falar tudo sobre a VELOCIDADE!

Rendimento extremamente elevado com Wi-Fi 7

A partir do 802.11n (Wi-Fi 4), o IEEE começou a dar definições de sufixo às alterações PHY sendo lançadas para nos dar uma indicação do foco nessa alteração. Para 802.11be, esse sufixo é de rendimento extremamente alto ou EHT. O pico matemático para a velocidade máxima no Wi-Fi 7 é pouco mais de 46 Gbps, mas para obter essa velocidade, existem algumas “funcionalidades” necessárias para alcançar este valor máximo. 

4096 Modulação de Amplitude de Quadratura 

Mais conhecida como 4K QAM, 4096-QAM (modulação de amplitude de quadratura) é a tecnologia usada para codificar bits em um sinal sem fio a ser transmitido pelo ar para a outra extremidade. Para o leigo, isto significa que existem 4.096 pontos de dados possíveis no que é conhecido como constelação para codificar os dados a serem transmitidos. Embora seja legal, existem alguns desafios em alcançar este nível de codificação. 

Constelação QAM sem fios

A melhor forma de explicar este desafio é examinando o que é conhecido como constelação QAM. Para começar de forma simples, vamos começar com a constelação 16 QAM, vista aqui. 

Figura 1: 16 QAM com EVM 

Cada um dos pontos na constelação representa um ponto de dados que está a ser alvo de uma onda de rádio. Uma vez que são 16 QAM, é fácil ver que existem um total de 16 pontos, 4 pontos por quadrante. A caixa laranja representa o que é conhecido como caixa Magnitude do vetor de erro ou caixa EVM. Este é o alvo que precisa de ser atingido e um hit em qualquer lugar dentro dessa caixa irá registar-se como um hit bem-sucedido nesse alvo e o rádio recetor irá registar esse ponto de dados. 16 O QAM é muito resiliente, uma vez que a caixa alvo é comparativamente grande, mas como pode imaginar, não é muito rápida. 

É aqui que 4096 QAM chegam ao resgate.  

Figura 2: 4096 QAM sem EVM 

Os mesmos quadrantes, mas com mais alguns pontos em cada quadrante. Para ser preciso, o número de pontos por quadrante passou de 4 para 1.024. Isso significa que o EVM (que nem sequer é tentado ser mostrado) passou de 1⁄4 do quadrante para 1/1024 do quadrante. O sinal tem de atingir um alvo minúsculo para registar um resultado bem-sucedido. É possível, mas como pode imaginar, qualquer pequena interferência ou problema irá fazê-lo falhar o alvo e a transmissão irá falhar. 

4096 QAM é possível mesmo em WiFi?

A resposta é um saco misturado. Possível? Sim, uma vez que o Wi-Fi 7 de rendimento extremamente elevado acrescenta as funcionalidades necessárias, é possível alcançar isto na natureza. É provável? Provavelmente não em muitos cenários. Embora muito legal e muito rápido, também é frágil e esperamos ver este nível de modulação apenas num pequeno número de instâncias. 

16 Fluxos espaciais

A produtividade extremamente elevada do Wi-Fi 7 também depende de transmissões espaciais, que são as que os dispositivos utilizam para enviar e receber dados em diferentes direções para utilizar o multicaminho para enviar mais dados ao mesmo tempo. O número de transmissões espaciais (quanto mais melhor) permite velocidades mais rápidas através da ligação sem fios, o que resulta numa ligação mais rápida à Internet, o que resulta numa latência mais baixa. Embora isto pareça frio, tem o custo do consumo de energia para que isto aconteça. Basta mais energia para executar mais transmissões espaciais. Existe também o fator de tamanho necessário para atingir este número de fluxos. Mais fluxos significam armários maiores para todos eles.  

Mais vapor = Mais MIMO e menos latência, mas com um custo

Ao combinar estas duas limitações (requisitos de energia e tamanho), nunca esperamos ver nenhum dispositivo chegar ao mercado com 16 transmissões espaciais. É definido na norma e utilizado nos cálculos matemáticos para chegar a 46 Gbps, mas não espere ver os testes de velocidade chegarem a qualquer lugar perto desse número no mundo real, graças aos dispositivos não terem 16 transmissões espaciais. 

Do lado AP, já existem reclamações sobre o tamanho dos APs Wi-Fi 6E, bem como a preocupação com a energia necessária para operar os APs. As gerações anteriores de AP exigiram 15 a 30 Watts de potência PoE (802.3af/at), mas mesmo com uma fração dos fluxos definidos nesta nova norma, os APs Wi-Fi 7 são especulados para precisar de ainda mais potência do que antes. O R760 (um RUCKUS Wi-Fi 6E AP) por exemplo requer 36 Watts de potência ou 802.3bt Modo 5. Mais fluxos espaciais significam um maior consumo de energia, o que já é uma barra difícil de limpar. 

Quando se trata de dispositivos clientes, se achou que a bateria do seu dispositivo móvel tinha dificuldade em durar até agora, lembre-se de que tem apenas 1 ou 2 transmissões. Imagine o dreno de energia se tivesse 16 correntes. 

320 Canais largos MHz 

Graças ao lançamento do espectro de 6 GHz para uso Wi-Fi, esta largura de canal pode ser possível de implantar em um número muito pequeno de casos de uso. Em chamadas em todo o mundo, os gestores de projeto solicitarão, ou reclamarão, uma largura de banda adicional para obter mais resultados. Isto é retirado diretamente do mundo do rádio e da largura do canal na banda. Se quiser mover mais dados ao mesmo tempo (alcançar uma saída mais alta), precisa de canais com mais largura de banda, algo que o Wi-Fi 7 de rendimento extremamente alto precisa de utilizar.  

Figura 3: Larguras de banda do canal 

Onde 6 GHz salvam Wi-Fi 7 de rendimento extremamente elevado

Nas diferentes bandas de frequência de 2,4 GHz e 5 GHz, é impossível utilizar um canal com 320 MHz de largura. Não há espectro contíguo suficiente para fazer com que isso aconteça. Em 6 GHz, é possível ter um canal de 320 MHz de largura, mas não muitos, e o Wi-Fi 7 de rendimento extremamente elevado também utilizará esta capacidade.

O maior problema aqui é que alguns domínios regulamentares, como os EUA, estão aprovados para 1.200 MHz de espectro adicional na banda de 6 GHz, nem todas as regiões têm essa quantidade de espectro. A UE, por exemplo, apenas atribuiu um valor de 500 MHz de espectro em 6 GHz. Em áreas como esta, apenas é possível um único canal com 320 MHz de largura. Mesmo com todo o espectro de 1.200 MHz, existem apenas três canais possíveis em 6 GHz ao projetar com canais de 320 MHz. 

Benefícios adicionais de canais mais amplos

Apesar de gostarmos sempre de poder utilizar todo o canal atribuído, o que aumenta a nossa eficiência de transmissão e otimiza (leia: reduz o congestionamento) no canal, um canal de 320 MHz de largura traz alguns benefícios e desafios adicionais.

Em primeiro lugar, os desafios:

• Apenas entre um e três canais disponíveis em 6 GHz.
• Sujeito a interferência de banda estreita.

Embora os requisitos e o planeamento de canais na camada física dite se a utilização destes canais amplos for possível, a norma tem uma solução para o problema de interferência incómodo, que abordaremos no próximo blogue a falar sobre transmissão perfurada e utilização de multi-RU e RU introduzidos pela primeira vez com OFDMA em 802.11ax, Wi-Fi 6.

Agora, os benefícios:

• Velocidades mais rápidas possíveis
• MCS de pico e taxas de dados
• Baixa latência para casos de utilização como AR/VR, jogos e computação em nuvem

Que velocidade em Gbps devemos esperar?

Em conjunto (4K QAM, 16 fluxos espaciais, canal de 320 MHz de largura) a matemática diz que pode completar a 46 Gbps. Uma vez que sabemos que as 16 transmissões espaciais não estão a acontecer, o melhor que podemos esperar é que seja 4K QAM num canal de 320 MHz com, provavelmente, 2 transmissões espaciais. A matemática diz-nos que terá um pico de cerca de 5.8 Gbps. Embora não sejam os 46 Gbps indicados na norma, continua a ser mais do dobro do que poderia esperar com o Wi-Fi 6E. 

E as redes RUCKUS? 

Para aceder a todo o white paper no Wi-Fi 7, clique aqui. Pode saber mais sobre o Wi-Fi 7 de rendimento extremamente elevado ou outros tópicos do Wi-Fi 7 visitando a página web do Wi-Fi 7 no site da RUCKUS Networks, que pode ser encontrado aqui. Esta página será um recurso essencial para qualquer pessoa que queira manter-se atualizado sobre o Wi-Fi 7 à medida que nos aproximamos da ratificação da emenda pelo IEEE e do anúncio de certificação Wi-Fi 7 da Wi-Fi Alliance. Para continuar a ler o resto desta série de blogues, volte à página Wi-Fi 7 para ligações futuras. 

Os leitores também podem saber mais sobre os produtos e soluções da RUCKUS Networks visitando estes websites: RUCKUS Produtos de Redes e Soluções de Redes RUCKUS. Para saber mais sobre como a RUCKUS pode ajudar a sua organização com a mais recente evolução em tecnologia de rede, envie-nos uma nota e um especialista pode entrar em contacto consigo para o ajudar.