Interface

Paulo Marin

Wi-Fi 6 e tecnologias para redes sem fio ainda mais sofisticadas devem levar a uma redução ou extinção das redes cabeadas ou à convivência de ambas? Como obter um bom desempenho em redes sem fio?

Por se tratar de um tema bastante pertinente e relativamente novo em nosso meio, ele merece um tratamento um pouco mais amplo. Portanto, vou dividir essa discussão em algumas partes.

Tecnologias Wi-Fi e métodos de transmissão

Há alguns anos eu diria que as tecnologias de redes sem fio, especialmente em ambientes corporativos, não teriam, a priori, a capacidade de levar à completa substituição das redes cabeadas.

No entanto, a partir do Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax), essa possibilidade se mostra bastante provável e creio que esse movimento tenha apenas começado.

De fato, a combinação das tecnologias Wi-Fi 6 e PoE++ (IEEE 802.3bt) deve levar a uma redução da densidade de TO - Tomadas de Telecomunicações nas redes corporativas. Paradoxalmente, à medida que a densidade geral de pontos de rede tende a diminuir, a necessidade de sistemas de cabeamento mais robustos tende a aumentar devido às características elétricas das redes Wi-Fi de alto desempenho e também do PoE++ que, sob meu ponto de vista, em conjunto com Wi-Fi 6 levará a mudanças significativas na forma como projetamos nossas redes. A tabela I mostra algumas características dos padrões Wi-Fi 6 e 7, este em desenvolvimento.

Os novos padrões de redes Wi-Fi representam um avanço bastante importante em relação aos mais antigos, como o Wi-Fi da terceira geração (IEEE 802.11g) de baixo custo, ainda o mais popular em uso nas redes atuais. A tabela II mostra a

evolução dos padrões Wi-Fi desenvolvidos pelo IEEE.

A proposta do Wi-Fi 6E (enhanced) deve ser descartada, permanecendo apenas o padrão Wi-Fi 7, em desenvolvimento. Antes de falarmos sobre a convivência de redes Wi-Fi e cabeadas em um mesmo ambiente de instalação, é importante começarmos pela discussão sobre a convivência entre vários pontos de acesso Wi-Fi de alta capacidade em um mesmo ambiente de instalação.

Para isso, iniciaremos com uma revisão geral de redes sem fio passando pelas bandas de frequência utilizadas, métodos e tecnologias de multiplexação, alocação de ferquências de canais, taxa de transmissão, etc.

As tecnologias para aplicações em redes locais sem fio WLAN Wireless Local Area Network operam nas frequências de 2,4 e 5 GHz. A largura de banda de um canal-base é de 20 MHz, porém os padrões IEEE 802.11n, 802.11ac e 802.11ax permitem utilizar canais com maiores larguras de banda por meio da associação de vários canais.

No entanto, não é apenas a “frequência de antena” que conta e sim as técnicas e modos de operação, como OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiple Access, SU-MIMO - Single-user, Multiple-input, Multiple-output e MU-MIMO - Multi-user, Multiple-input, Multiple-output.

Esta seção se propõe a analisar tópicos de cabeamento estruturado, incluindo normas, produtos, aspectos de projeto e execução. Os leitores podem enviar suas dúvidas para Redação de RTI, e-mail: Tab. I – Novos padrões IEEE para redes sem fio

Geração

Ano

Wi-Fi 6

2019

Wi-Fi 6E

2021

Wi-Fi 7

2024

Padrão IEEE 802.11ax 802.11be

Velocidade (máxima) 9,6 Gbit/s

> 40 Gbit/s Banda (em GHz) 2,4 e 5 6 1 – 7,25(2,4/5/6) Canais (em MHz) 20, 40, 80 ou 160 (80 + 80) Até 320

Tab. II – Evolução dos padrões IEEE 802.11

Geração Padrão IEEE Frequência (em GHz) Velocidade

Wi-Fi 1 802.11b 2,4 11 Mbit/s Wi-Fi 2 802.11a 5 54 Mbit/s Wi-Fi 3 802.11g 2,4 Wi-Fi 4 802.11n 2,4 e 5 600 Mbit/s Wi-Fi 5 802.11ac 3,46 Gbit/s Wi-Fi 6 802.11ax 9,6 Gbit/s Wi-Fi 6E 6 Wi-Fi 7 802.11be 6 (até 7,125) >40 Gbit/s

Sem entrarmos em detalhes, pois as técnicas de multiplexação e transmissão em redes sem fio são realmente complexas e desnecessárias para o propósito desta discussão, isso tudo é possível porque os padrões para WLAN de alta capacidade utilizam a técnica OFDMA.

Para entender o que isso significa de forma bastante simples, o padrão Wi-Fi 6 representa um grande avanço na tecnologia dos tão populares pontos de acesso Wi-Fi. Ao contrário dos rádios anteriores (IEEE 802.11a/g/n/ac), que utilizam a técnica OFDM, a OFDMA é a versão multiusuário da OFDM, que é monousuário (um único usuário é atendido por vez). Portanto, no Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax), vários usuários transmitem e recebem simultaneamente.

No caso dos rádios nesse padrão, uma tecnologia secundária de acesso multiusuário é utilizada, denominada MU-MIMO. Assim como a OFDMA, a MU-MIMO permite que vários usuários sejam atendidos simultaneamente pelo mesmo PA - Ponto de Acesso, sendo nesse caso devido aos vários rádios e antenas disponíveis no PA (figura 1).

O propósito de utilização da tecnologia MU-MIMO no Wi-Fi 6 é melhorar o desempenho da rede sem fio e reduzir congestionamentos, pois Paulo Marin é engenheiro permite que vários dispositivos Wi-Fi, eletricista, mestre em como roteadores, se comuniquem de propagação de sinais e doutor forma melhor e mais rápida (em em interferência eletromagnética relação a padrões anteriores). Para efeito de comparação, o Wi-Fi 5 aplicada à infraestrutura de TI. Marin trabalha como consultor independente, é palestrante utiliza SU-MIMO, portanto, uma internacional e ministra tecnologia de acesso monousuário. treinamentos técnicos e Em resumo, a tecnologia MU-MIMO otimiza o uso dos canais Wi-Fi por acadêmicos. Paulo Marin é autor de vários livros técnicos e coordena grupos de permitir que vários usuários normalização no Brasil e EUA. transmitam de uma só vez. Site: www.paulomarin.com.

É importante, entretanto, entender que isso não afeta a velocidade de transmisão da rede (em Mbit/s, Gbit/s, etc.) também denominada throughput no jargão de redes. Portanto, não a torna mais rápida, o que depende da técnica de multiplexação e método de acesso ao meio físico. Fig. 1 – Capacidade multiusuário do padrão Wi-Fi 6 Em termos de camada física, nos padrões IEEE 802.11n, 802.11ac e 802.11ax, os dados são transmitidos por várias larguras de banda. A largura de banda padrão de um canal WLAN (802.11) é de 20 MHz. O padrão 802.11n suporta canais com largura de banda de 40 MHz e o 802.11ax com 80 e 160 MHz. Isso permite que mais informações sejam transmitidas em um mesmo intervalo de tempo. Já o 802.11be (Wi-Fi 7) tem como objetivo suportar canais com 320 MHz de largura de banda, o que permitirá, consequentemente, que velocidades de transmissão da ordem de 40 Gbit/s sejam atingidas. Novamente, enfatizo que as informações sobre o Wi-Fi 7 são ainda especulativas, pois o padrão ainda não foi especificado. No entanto, todos os dispositivos que estão na mesma faixa de frequência de transmissão compartilham o mesmo canal e, portanto, há sobreposição de canais, o que implica o compartilhamento de suas capacidades de transmissão.

Em termos práticos, quanto maior a sobreposição (por causa do número de canais), menor a taxa de transmissão por canal (em Mbit/s ou Gbit/s) e, portanto, menor o desempenho geral da rede WLAN. Isso continua valendo também para o Wi-Fi 6 com o agravante do uso de várias antenas nas mesmas frequências e em canais próximos. Portanto, uma discussão sobre interferência eletromagnética em ambientes com dispositivos com várias antenas passa a ser pertinente e fator determinante para o projeto e instalação de redes sem fio de alta capacidade. Ao contrário das redes Wi-Fi de baixa capacidade e desempenho e, portanto, baixo custo, pontos de acesso Wi-Fi 6 são caros e devem ser posicionados de forma estratégica para que seu desempenho ótimo seja obtido e interferências entre canais de um mesmo PA e adjacentes não impactem de forma negativa o desempenho geral da rede.

Na próxima edição de Interface, vamos analisar como a taxa de transmissão é determinada no Wi-Fi 6 e quais são suas implicações na infraestrutura da rede.