Introdução

Na primeira parte desta série de artigos nós exploramos o evolutivo padrão 802.11 de Wi-Fi e seu suporte as variadas bandas de radiofrequência (2.4 GHz, 5 GHz e 6 GHz) assim como PHY rates de pico e utilização de espectro. Neste artigo olharemos mais de perto as tecnologias MU-MIMO, OFDMA e 1024-QAM.

Fluxo de Dados de Usuários Wireless

Uma métrica importante do padrão de Wi-Fi 802.11 continua sendo o número máximo de fluxos de dados de um único usuário. O padrão original oferecia uma única cadeia de transmissão e uma única cadeia de recepção suportando apenas fluxo único de dados. No entanto, o padrão evoluído Wi-Fi 4 (802.11n), oferece quatro cadeias de rádio, aumentando efetivamente a taxa de transferência real por suportar quatro fluxos de dados paralelos e simultâneos para o mesmo dispositivo. Na sequência, o Wi-Fi 5 (802.11ac) oferece suporte a até oito fluxos de dados.

Wi-Fi 6 & MU-MIMO

Embora ambos os padrões, Wi-Fi 5 (802.11ac) e Wi-Fi 6 (802.11ax) suportem a transmissão de até oito fluxos de dados, deve-se observar que os dispositivos clientes devem oferecer suporte a este mecanismo. Mais especificamente, pontos de acesso sem fio (APs) suportam oito fluxos de dados pois são relativamente grandes e alimentados por uma fonte de energia dedicada. Já os dispositivos clientes, são tipicamente reduzidos em tamanho e alimentados por baterias e por este motivo os fabricantes não tem o hábito de produzir dispositivos clientes com suporte a oito fluxos de dados. Sendo assim, mesmo que um AP suporte oito fluxos de dados, os dispositivos clientes mais comuns são capazes de transmitir e receber apenas dois fluxos de dados.

Por este motivo o IEEE introduziu o mecanismo Multi-User MIMO (MU-MIMO), responsável por dividir os oito fluxos de dados em quatro grupos de dois dispositivos e transmiti-los aos dispositivos clientes dos usuários como por exemplo os smartphones. De fato, o Wi-Fi 5 (802.11ac) introduz a capacidade de que os APs conversem com quatro dispositivos ao mesmo tempo, enquanto Wi-Fi 6 (802.11ax) estende essa capacidade a oito dispositivos. Além disso, o Wi-Fi 6 (802.11ax) suporta o mecanismo MU-MIMO em ambas as direções, downlink e uplink, enquanto o padrão anterior Wi-Fi 5 (802.11ac) suportava o mecanismo MU-MIMO apenas na direção downlink.

OFDMA & 1024-QAM

O Wi-Fi 6 (802.11ax) também introduz um novo esquema de modulação conhecido como acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal (OFDMA na abreviação do inglês). Embora esse mecanismo seja novo para o Wi-Fi, foi exaustivamente analisado em implantações de LTE, da mesma forma que outras tecnologias sem fio. Além disso, o Wi-Fi 6 (802.11ax) acrescenta um esquema de modulação de 1024-QAM que permite ao Wi-Fi atingir taxas de dados mais altas. Mais especificamente, o número máximo de tons de OFDM aumentou de 64 no Wi-Fi 4 (802.11n) para 2.048 no canal de 160 MHz no Wi-Fi 6 (802.11ax). Deve-se notar que \"tons\" e subportadoras são usados de maneira intercambiável. Por exemplo, um canal de OFDMA de 20 MHz consiste em um total de 256 subportadoras ou \"tons\". Além disso, o espaçamento das subportadoras foi reduzido em 4 vezes, de 312,5 kHz para 78,125 kHz. O espaçamento mais estreito das subportadoras otimiza a equalização e aumenta a robustez do canal para operação ao ar livre.