Noções básicas de WiFi - parte 2: padrões e alterações por meio de 802.11n
- Categoria: Rede
Hoje, o WiFi está em todo lugar: cafeterias, restaurantes, varejo, hotéis, instalações esportivas etc. Podemos acessá-lo em nossos laptops, tablets e smartphones. Em casa, pode haver consoles de jogos, dispositivos domésticos inteligentes e decodificadores. Tenho vários dispositivos ChromeCast. Eles transformam sua TV em um dispositivo de rede sem fio que você pode transmitir filmes de seu computador ou telefone diretamente para a TV. É tão difundido em nosso estilo de vida que nem pensamos nisso.
Uma informação interessante: trabalhei extensivamente com cadeias de hotéis nacionais e posso dizer que, em 2012, o viajante médio a negócios tinha 2 dispositivos WiFi conectados à rede do hotel. Hoje, esse número está entre 3 e 3,5 dispositivos por quarto de hóspedes. Eu vi muitos hotéis lutando para aumentar a capacidade devido à demanda dos clientes.
Mas não foi há muito tempo, quando o WiFi era usado apenas por geeks e grandes corporações. Este é o segundo artigo de uma série que cobre os fundamentos do WiFi. Se você perdeu a primeira parte, Confira aqui . Estaremos discutindo a evolução das diferentes normas e alterações; suas propriedades e capacidades.
No início, havia o 802.11-1997 padrão. A versão original foi mais um precursor do WiFi utilizável. O padrão incluía FHSS (espectro de propagação de salto de frequência), DSSS (espectro de difusão de sequência direta) na banda de 2,4 GHz, bem como infravermelho. A largura de banda foi limitada a 1-2 Mbps. O padrão foi definido de forma tão vaga que havia muitos produtos comerciais onde a interoperabilidade era muito difícil, senão impossível. Os mais populares eram os produtos da Proxim e da Symbol (agora parte da Motorola).
O primeiro WiFi ‘real’: 802.11b
A maioria não percebe que as emendas 802.11ae 802.11b foram lançadas ao mesmo tempo (1999). Falaremos sobre o 11b primeiro porque ele se baseia no padrão original.
Em primeiro lugar, o 11b usa DSSS que distribui a potência do sinal por uma banda de frequências de aproximadamente 22 MHz de largura. A vantagem é o aumento do desempenho sinal-ruído em comparação aos métodos anteriores. A segunda grande melhoria foi usar uma técnica de codificação avançada chamada CCK (codificação de código complementar). O resultado foi um aumento na taxa de transferência para 11 Mbps, bem como um desempenho aprimorado. Isso também inclui a capacidade de reduzir a taxa de transferência para 5,5, 2 e 1 Mbps, conforme necessário.
11b era bastante popular. Um dos principais motivos foi a criação da WiFi Alliance. Esta organização sem fins lucrativos foi fundada em 1999 por várias empresas de tecnologia para garantir a interoperabilidade dos produtos entre os fabricantes.
802.11a era como o Edsel de WiFi, tecnologicamente à frente de seu tempo, e ninguém o queria.
Como mencionei, as alterações 11a e 11b foram lançadas ao mesmo tempo. Mas, 11a foi originalmente proposto antes, daí o 'a' porque foi o primeiro. As especificações 11a são muito diferentes.
Primeiro, ele usa a banda de 5 GHz; com todas as vantagens e desvantagens inerentes às frequências mais altas.
O segundo é o uso de OFDM (multiplexação por divisão ortogonal de frequência). Essa técnica divide o canal RF em 64 subcanais (subportadoras), transmitindo quantidades menores de dados em vários subcanais simultaneamente. O resultado é uma taxa de transferência de até 54 Mbps, com a capacidade de diminuir para 48, 36, 24, 18, 12, 9 e 6 Mbps. Também reduz significativamente o problema de interferência devido ao multipercurso. 11a não é compatível com 11b.
11a não era muito popular, principalmente devido ao custo. Como regra geral, equipamentos com capacidade de alta frequência são mais caros de fabricar.
Modificador de jogo: 802.11g
802.11g , lançado em 2003 foi uma verdadeira virada de jogo. Basicamente, combinou o melhor dos dois mundos. Ele usa a banda de 2,4 GHz, junto com a técnica de modulação OFDM superior; a custos próximos aos dispositivos 11b. Uma grande desvantagem era o requisito de compatibilidade com versões anteriores; Os dispositivos 11g devem ser capazes de se comunicar com os dispositivos 11b. Esse recurso pode afetar gravemente o desempenho de sua rede WiFi; que é um tópico a ser discutido em um artigo futuro.
11g era imensamente popular. Foi o responsável pela explosão do WiFi no mercado consumidor mais amplo. Na verdade, foi quando muitos ISPs começaram a incluir WiFi em seus equipamentos CPE (equipamento nas instalações do cliente). Para muitas pessoas, sua primeira experiência WiFi foi um roteador wireless 11g. O mais bem-sucedido foi o Linksys WRT54G, lançado originalmente no final de 2002. Parte do motivo é a capacidade de personalizar o firmware; outro tópico para um artigo futuro.
802.11-2007 foi um “acúmulo” de padrões e emendas até o momento. Ele incluiu 11a, 11b e 11g. Houve outras alterações incluídas que não estão diretamente relacionadas com a discussão em questão.
Aprimoramentos recebidos: 802.11n
802.11n lançado em 2009 foi altamente antecipado. Havia uma demanda crescente por melhor desempenho e mais rendimento. Por exemplo, em 2007, a Netflix introduziu um serviço baseado em assinatura para transmitir vídeo diretamente ao consumidor. Tenho visto estimativas que dizem que o streaming de vídeo (principalmente Netflix) é responsável por mais de 30% do tráfego da Internet hoje.
Uma coisa que a maioria das pessoas (mesmo conhecedoras de tecnologia) não percebem é que o 11n é usado nas bandas de 2,4 e 5 GHz. Para todos os efeitos práticos, é um conjunto de aprimoramentos para 11a e 11g existentes.
Implementação aprimorada de OFDM. Embora o número de subportadoras tenha permanecido o mesmo, 11n usa mais delas para transportar dados; menos sub-operadoras dedicadas ao Piloto / Controle / Gerenciamento. Isso significa mais rendimento.
Adicionado recurso MIMO (múltiplas entradas e saídas múltiplas). A explicação detalhada de MIMO ocuparia um artigo inteiro por conta própria. Em resumo, os dispositivos 11n têm a capacidade de transmitir vários fluxos de dados (até 4) ao mesmo tempo. Cada fluxo pode ter até 72 Mbps de taxa de transferência.
Isso depende do design do dispositivo específico. Cada stream deve ter pelo menos uma antena. É por isso que você vê dispositivos 11n com qualquer lugar de 1 a 6 antenas. A notação padrão usada é 3x3: 3, por exemplo. Isso indica 3 antenas de transmissão, 3 antenas de recepção e 3 fluxos espaciais. Devido ao custo, existem poucos dispositivos 4x4: 4 no mercado. Um único dispositivo de antena não é capaz de MIMO; estes são normalmente os dispositivos muito baratos geralmente marcados como n150.
Ligação de canais. Conforme discutido no artigo anterior, 11n permite o uso de até 2 canais, basicamente dobrando a taxa de transferência.
Adicionado beamforming básico. Este é um tópico altamente técnico, então vou apenas resumir. Beamforming é uma técnica usada para modificar a amplitude e a fase do sinal transmitido para que ele crie “interferência construtiva” para um destinatário específico. O resultado é que, embora 2 sinais tenham sido enviados de 2 antenas espacialmente separadas, eles aparecem como 1 sinal mais forte para aquele destinatário específico.
Com todos os aprimoramentos acima, o 11n é capaz de: taxa de transferência de dados brutos de até 600 Mbps, área de cobertura de sinal mais utilizável e confiabilidade de conexão aprimorada.
Um rascunho da emenda foi lançado em 2007. Foi perto o suficiente do que todos pensavam que seria o final, que muitos fabricantes começaram a produzir dispositivos draft-n. Embora os clientes empresariais e corporativos relutassem em se comprometer com um dispositivo draft-n, o mercado consumidor tornou o 11n extremamente popular. Hoje, os dispositivos 11n são o padrão de fato em todos os lugares.
802.11-2012 foi outro “roll up” de padrões e emendas até o momento. Incluía tudo desde 802.11-2007 mais 11n. Houve outras alterações incluídas que não estão diretamente relacionadas com a discussão em questão.
Observe que a modulação adaptativa é usada para otimizar as transmissões e o desempenho de erro. Todos os dispositivos WiFi (802.11a / b / g / n) são capazes de mudar para uma técnica de modulação diferente com base na intensidade do sinal, erros de transmissão, interferência, etc. Isso é responsável pela redução da taxa de transferência mencionada ao longo deste artigo.
Esses padrões são mantidos pelo IEEE (Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos).
Para obter mais informações, visite o site em: http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html
No meu próximo artigo, abordarei o 802.11ac além de outras novas alterações que você pode não estar ciente.
Como sempre, se você tiver uma ideia para um artigo, por favor me avise nos comentários abaixo.