Wi-fi 6 e wi-fi 6E – os mais recentes standards wi-fi

O muito falado frigorífico que pede comida automaticamente não pegou, mas muitos outros dispositivos domésticos inteligentes sim, como máquinas de lavar que informam via smartphone que a roupa está lavada. Isto é possível graças ao wi-fi, uma das tecnologias sem fio mais conhecidas e difundidas. Existem cada vez mais dispositivos com uma interface wi-fi, e não apenas no setor de casa inteligente.

O wi-fi também está cada vez mais presente em ambientes industriais através de aplicações como robots móveis, sistemas de guindastes, veículos guiados automaticamente ou mesmo sistemas de segurança e proteção e a rede de sensores em linhas de produção. Aplicativos de realidade virtual e jogos, bem como wallboxes, também utilizam esta tecnologia wireless.

As novas áreas de aplicação também impõem novos requisitos à tecnologia; e apesar do número crescente de utilizadores da rede wi-fi, estes esperam uma ligação de rede estável. É por isto que a Wi-Fi Alliance está constantemente a desenvolver os seus standards. Desde que o primeiro protocolo IEEE 802.11 apareceu em 1997, o rendimento de dados melhorou significativamente com cada novo standard wi-fi.

Mas desta vez, a Wi-Fi Alliance não otimizou apenas a tecnologia, mas também a nomenclatura: wi-fi 6 e wi-fi 6E (E = aprimorado/estendido) substituem o complicado título IEEE 802.11ax. Os standards anteriores também receberam novos nomes: IEEE 802.11ac agora é chamado de wi-fi 5 e IEEE 802.11n agora é wi-fi 4.

Tecnicamente falando, o wi-fi 6 e o wi-fi 6E oferecem uma ampla gama de melhorias:

• OFDMA (acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal): OFDMA é uma extensão do método OFDM usado na tecnologia wi-fi 5. Embora apenas um pacote de dados possa ser transmitido para um único terminal dentro de uma determinada janela de tempo ao usar o OFDM, o OFDMA permite a transmissão de vários conjuntos de dados para vários terminais no mesmo pacote de dados. Isso aumenta a eficiência da taxa de dados e reduz significativamente a latência da rede.
• 1024-QAM (modulação de amplitude em quadratura): comparado ao wi-fi 5, que usa o método de modulação 256-QAM, o 1024-QAM permite uma taxa de transferência de dados 25%
• maior com o wi-fi 6. Com o 1024- QAM, um total de 10 bits podem ser transmitidos; com 256-QAM, são apenas 8 bits. Isto é particularmente vantajoso em ambientes caraterizados por uma elevada densidade de terminais WLAN, por exemplo, em estações ferroviárias ou em grandes eventos.
• MU-MIMO (multiutilizador – entrada múltipla, saída múltipla): ao dividir a largura de banda disponível em fluxos espaciais separados, a comunicação através de múltiplas antenas entre um ponto de acesso e vários dispositivos é possível simultaneamente, tanto downlink quanto uplink. Com o wi-fi 5, isso funcionou apenas para downlink. Como resultado, o wi-fi 6 reduz ainda mais a latência da rede e proporciona maior estabilidade.
• TWT (Target Wake Time): o TWT “acorda” os utilizadores da rede para transmitir dados apenas em determinados horários. No resto do tempo, os dispositivos “dormem” e, portanto, requerem menos energia. Isto também evita interferências na comunicação da rede porque os assinantes inativos não transmitem dados e não bloqueiam os fluxos de comunicação – um ponto positivo decisivo, especialmente na automação industrial com muitas aplicações de sensores.
• Coloração BSS (Basic Service Set): a cada BSS, composto por um ponto de acesso e pelos clientes, é atribuída uma “cor” (ou seja, um número) assim que outro BSS estiver nas suas proximidades. Os sinais de outra rede podem, portanto, ser detetados e ignorados, permitindo uma utilização
  mais eficiente dos fluxos e uma melhor qualidade de transmissão.
• Standard de segurança WPA3 (Wi-Fi Protected Access 3): comparado com o seu antecessor standard WPA2, o WPA3 oferece melhorias significativas na área da autenticação e criptografia, bem como na configuração de dispositivos WLAN. Além disso, garante uma maior segurança em hotspots públicos. O standard WPA3 é obrigatório para produtos certificados wi-fi 6.

Wi-fi 6E oferece ainda mais vantagens

O wi-fi 6E oferece ainda mais vantagens do que as mencionadas anteriormente: extensão para a banda de 6 GHz, por exemplo. O wi-fi 6E também é baseado no standard wi-fi IEEE 802.11ax, suportando assim todas as tecnologias mencionadas, assim como o wi-fi 6. Mas apenas as bandas originais de 2,4 GHz e 5 GHz, agora muito congestionadas, são definidas para wi-fi 6. Por outro lado, a banda de 6 GHz também está disponível com wi-fi 6E. Outros fluxos espaciais de 80 MHz e até 7 fluxos espaciais adicionais de 160 MHz para transmissão de dados permitem uma taxa de transferência de dados ainda maior com fluxos espaciais mais amplos. As bandas de 2,4 GHz e 5 GHz, que os dispositivos com standards wi-fi mais antigos usam para transmissão, são aliviadas, levando a uma latência mais baixa. Isso torna o wi-fi 6E numa solução ideal para aplicativos de jogos, streaming e realidade virtual.

Mas a utilização de wi-fi na banda de 6 GHz ainda não foi autorizado em alguns países. Os EUA começaram apenas em 2020. A Figura 1 mostra quais os países que seguiram o seu exemplo desde então.

A mudança requer um novo hardware

Qualquer pessoa que esteja a pensar mudar para wi-fi 6 ou wi-fi 6E deve ter em mente quais os dispositivos com standards wi-fi mais antigos que não podem simplesmente ser atualizados para wi-fi 6/6E através de uma atualização de software. Isso significa que todos os routers e dispositivos que necessitam de utilizar o standard mais recente devem estar equipados com um novo hardware. Por outro lado, os dispositivos wi-fi 6/6E são compatíveis com versões anteriores e mais antigas de standards wi-fi.

A RUTRONIK possui produtos de diversos fornecedores no seu portefólio tanto para wi-fi 6 como para wi-fi 6E:

• A Intel oferece placas combinadas para wi-fi 6 e Bluetooth com os seus modelos AX200 e AX201 nos formatos M.2 2230 e M.2 1216. As placas wi-fi 6E também já estão disponíveis com as duas placas M.2 AX210 e AX211 da Intel. Todas as placas plug-in Intel podem ser obtidas em diversas variantes, com e sem vPRO. O AX210 também é oferecido para a gama de temperatura industrial. Os kits de desenvolvimento também estão disponíveis.
• Silex oferece placa wi-fi 6 e Bluetooth 5.2 BR/EDR/LE. SX-PCEAX é baseado no SoC QCA2066 da Qualcomm e está disponível em vários formatos (SMT, PCIe de meio tamanho, M.2). O módulo também é certificado para a banda de 6 GHz para wi-fi 6E.

A Advantech possui várias placas plug-in wi-fi 6 na sua linha de produtos: AIW-163 é uma placa M.2 2230 com uma chave AE (a chave descreve a forma de ligação do conetor M.2) e um intervalo de temperatura de 0 °C a 70 °C. AIW-165 no formato M.2 2830 possui uma chave E e um intervalo de temperatura de –40 °C a +85 °C. A Advantech anunciou mais 2 cartões M.2 2230 E Key para o final de 2022. Os kits também estão disponíveis na Advantech.

O fornecedor de módulos Murata depende de conjuntos de chips da Infineon/Cypress e NXP para os seus produtos wi-fi 6 e 6E. O Tipo 1XL é um módulo MIMO wi-fi 6 e BLE 5.2 2×2 baseado em NXP num formato pequeno de 19,1 mm × 16,5 mm. Mais módulos serão lançados a partir do início de 2023: o Tipo 2EA é baseado no Cypress CYW55573 e terá suporte para wi-fi 6E. Os tipos 2DL/2DR e 2EL/2ER são baseados em diferentes chips NXP. As variantes 2Ex também suportam Thread além de Bluetooth e wi-fi 6. Os módulos 2xR possuem uma antena extra para Bluetooth.

A Panasonic também lançará os seus primeiros módulos wi-fi 6 em 2023. A RUTRONIK oferece routers completos com o novo standard wi-fi 6/6E da Asus; e a Silex também planeia adicionar wi-fi 6E às suas pontes wireless, servidores de dispositivos e sistemas de apresentação wireless.

Standard estabelecido

Os produtos estão, por isso, disponíveis e já estão a ser aplicados em vários fornecedores de dispositivos. De acordo com informações da Wi-Fi Alliance, 2,3 bilhões e 350 milhões do total de 29 bilhões de dispositivos wi-fi vendidos em 2022 estarão equipados com wi-fi 6 e wi-fi 6E, respetivamente (Figura 2). Com as suas vantagens aumentará significativamente a percentagem global das novas normas.

Enquanto o wi-fi 6 e o wi-fi 6E se posicionam no mercado, a Wi-Fi Alliance já está a trabalhar no próximo standard: wi-fi 7 ou IEEE 802.11be. Os utilizadores podem esperar três bandas (2,4, 5 e 6 GHz) e ainda mais elevadas velocidades de transferência de dados. Mas a Wi-Fi Alliance não terminará este standard até meados de 2024. Portanto, ainda levará algum tempo até que o hardware com wi-fi 7 esteja disponível no mercado.

Kerstin Naser,
Corportae Product Manager Wireless

RUTRONIK Elektronische Bauelemente GmbH
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