Cea mai recentă versiune a rețelei WLAN (Wireless Local Area Network) este Wi-Fi 6, cea de-a șasea versiune (comercială) de succes a standardelor IEEE 802.11. Cu toate că, oficial, în industrie este cunoscut sub denumirea de standard IEEE, pentru consumatori, termenul Wi-Fi 6 este mai familiar.
Standardele vechi, în special Wi-Fi 5, pot oferi viteze de date mai mari unui utilizator, dar numai în condiții ideale, de “laborator”. Noile caracteristici ale Wi-Fi 6 oferă o tehnologie mai robustă și permit o apropiere mai mare de vitezele de transfer de date promise.
Diferența dintre OFDM și OFDMA — © Anritsu
Una dintre cele mai proeminente actualizări este utilizarea tehnologiei OFDMA (Orthogonal Frequency-division Multiple Access). La fel ca în cazul tehnologiei celulare LTE, utilizatorilor le sunt alocate sloturi de timp cu frecvențe specifice pentru transmisiile lor radio. Acest lucru gestionează comunicația dintre un punct de acces (AP – Access Point) și stații (STA – Station) mult mai eficient decât prin tehnica anterioară, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).
OFDMA canalizează, de asemenea, în mod diferit frecvențele disponibile. În cazul standardelor tradiționale, lățimea minimă a canalului este de 20 MHz. În anumite cazuri, două canale adiacente pot fi legate, deplasând frecvența purtătoare către mijlocul celor două canale. Acest lucru permite lățimi de canal precum 40 MHz, 80 MHz și 160 MHz, asigurând rate de transfer mai mari cu prețul unei ocupări mai mari a frecvențelor.
În Wi-Fi 6, cea mai mică unitate disponibilă pentru transmiterea de date se numește “Unitate de resurse” (RU – Resource Unit). Aceasta poate conține 26, 52, 106, 242, 484 sau 997 de tonuri (subpurtătoare). Având în vedere că spațierea subpurtătoarelor în Wi-Fi 6 este de 78,125 kHz, dimensiunea minimă a RU ocupă aproximativ 2 MHz din gama de frecvențe, ceea ce permite mărirea resurselor de spectru mai mult decât în cazul standardelor tradiționale.
Pe lângă eficiența spectrală îmbunătățită, există, de asemenea, mai mulți biți transmiși per simbol transmis, datorită modulației cu subpurtătoare de date – 1024QAM. Această modulație mapează 10 biți de mesaj la un simbol transmis (2^10=1024). Acest lucru conferă tehnologiei Wi-Fi 6 viteze de transfer de date mai mari decât standardele tradiționale. Durata simbolurilor a crescut, de asemenea, de patru ori, datorită spațierii mai dense a subpurtătoarelor. Mai simplu spus, cu cât semnalul este mai mic în domeniul frecvenței, cu atât mai lung este semnalul în domeniul timpului și viceversa. Acest lucru îmbunătățește robustețea, în special în cazul utilizării în spatii exterioare.
Alocarea RU în lățimea de bandă a canalului de 20 MHz — © Anritsu
Noul standard Wi-fi 6 se adresează cazurilor de utilizare specifice IoT (Internet of Things). În lumea IoT, consumul redus de energie este esențial. Dispozitivele IoT vin adesea cu baterii încorporate care nu pot fi înlocuite – schimbarea acestora însemnând distrugerea dispozitivului. Prin urmare, este important să existe protocoale de comunicație care să ofere funcții integrate de economisire a puterii.
Una dintre caracteristicile Wi-Fi 6 include cea mai mică unitate RU, cu o lățime de 2 MHz. Utilizarea unui spectru de frecvență mai mic pentru a trimite un semnal necesită mai puțină energie decât spectrele de frecvență mai mari – de exemplu, canalul tradițional cu lățimea de 20 MHz. Prin urmare, se economisește energie datorită numărului mai mic de frecvențe de subpurtătoare utilizate.
Funcția TWT ajută la economisirea energiei prin punerea STA în modul “sleep” — © Anritsu
O altă caracteristică de reducere a consumului de putere încorporează planificări care permit unui dispozitiv activat prin Wi-Fi 6 să rămână o perioadă de timp în “adormire”. Această caracteristică se numește Target Wake Time (TWT). În modul “sleep”, dispozitivele wireless consumă o cantitate minimă de energie. Dispozitivul se trezește la un anumit moment și poate apoi să trimită informații – temperatura dintr-o încăpere sau să informeze despre lipsa unor materiale medicale. Odată ce informația este comunicată, un dispozitiv WLAN se poate întoarce în modul “sleep”.
În ciuda acestor avantaje, numeroasele dispozitive WLAN care comunică între ele pot crea interferențe electromagnetice reciproce, reducând performanța generală a WLAN. Acest lucru este parțial atenuat de Wi-fi 6 prin utilizarea unor tehnici precum detectarea dinamică a pachetelor OBSS (OBSS-PD), care ajustează diferite valori de prag energetic pentru a detecta semnalul de intrare corect.
Cu toate acestea, principalul motiv al interferențelor este ocuparea benzilor de frecvență. Până la Wi-Fi 6, au fost definite doar două benzi: 2,4 GHz și 5,0 GHz.
Aceste două benzi erau suficiente pentru a face față numărului de utilizatori și ratelor de transfer necesare. Pentru a satisface cererea de rate de transfer și fiabilitate mai mari, a fost propusă o nouă bandă de frecvență, de 6 GHz. Banda începe la 5,925 GHz și ajunge până la 7,125 GHz, oferind încă 1200 MHz de spectru.
Amplasamentele unde se instalează Wi-Fi pot influența caracteristicile de transmisie a semnalului, existând numeroase variabile care afectează performanța Wi-Fi. Este important să se aleagă cel mai bun loc pentru antena (antenele) Wi-Fi, ținând cont de materialele care ar putea bloca sau absorbi semnalele wireless.
Testerul WLAN MT8862A de la Anritsu — © Anritsu
Performanța Wi-Fi 6 poate fi măsurată cu ajutorul testerului WLAN Anritsu MT8862A. Acesta oferă o gamă dinamică largă ce permite efectuarea de teste OTA (Over-The-Air) pentru a măsura proprietățile fizice ale unui canal radio. De asemenea, exista posibilitatea de a efectua teste de conectivitate a IP până la standardul Wi-Fi 5. Cu ajutorul acestui instrument, performanța Wi-Fi poate fi optimizată pentru a asigura un nivel ridicat de satisfacție a utilizatorului (QoE – Quality of Experience).
Interfața grafică GUI a MT8862A — © Anritsu
Companiile pot testa, de asemenea, interoperabilitatea mai multor dispozitive conectate fără fir, testând în paralel tehnologii multiple pentru a vedea cum este afectată calitatea semnalelor WLAN. Alternativ, acestea pot efectua un test al receptorului (test de sensibilitate) în care puterea de ieșire a instrumentului MT8862A este redusă treptat. Creșterea ratei de eroare de împachetare (“Packer Error Rate”) și a ratei de eroare a cadrelor (“Frame Error Rate”) poate spune multe despre dispozitivul supus testării, (numit și DUT), într-un anumit mediu. Conexiunea cu un DUT poate fi degradată și mai mult utilizând o sursă de zgomot care poate fi analizată ulterior.
Testerul Anritsu MT8870A — © Anritsu
Suportul Wi-Fi 6E recent adăugat pe MT8862A permite testarea benzii de 6 GHz, care aduce propriile surse posibile de interferențe electromagnetice. Pe lângă măsurarea sensibilității generale pe această bandă, este în continuare posibil să se efectueze teste ale emițătorului. Măsurarea puterii, a măștii de spectru și a preciziei de modulație sunt afișate în mod clar în fereastra principală a interfeței grafice cu utilizatorul (GUI), iar în fereastra Numeric Result (Rezultat numeric) sunt disponibile informații mai detaliate despre măsurători individuale.
Totodată, interfața grafică poate afișa mai multe informații despre un DUT conectat, cum ar fi adresa MAC, standardele acceptate, valorile MCS acceptate și altele. În cadrul GUI, este posibilă, de asemenea, alegerea tipului de criptare – WEP, WPA/WPA2-Personal/WPA3-Personal. O adresă IP a unui DUT poate fi atribuită fie static, fie dinamic, cu ajutorul unui server DHCP încorporat. În cadrul interfeței grafice se pot selecta, totodată, mulți alți parametri tipici ai rețelei WLAN, cum ar fi numele SSID și o parolă (dacă se aplică criptarea).
Toți pașii din GUI pot fi automatizați și mai mult datorită interfeței de control de la distanță, utilă pentru cazurile în care este necesară automatizarea măsurătorilor. Pentru a realiza această automatizare, un utilizator poate achiziționa instrumentele oficiale de automatizare, cum ar fi Smart Studio Manager (SSM) sau Automation Test Software (ATS). Utilizatorii mai experimentați pot merge chiar mai departe pentru a-și realiza propria automatizare folosind limbaje de scripting precum Python. Utilizatorii trebuie să găsească setul potrivit de comenzi și interogări pentru a putea comunica ușor cu MT8862A. Toate aceste posibilități fac din testerul Anritsu MT8862a WLAN un companion ideal în laborator.
Pentru testarea producției de masă a dispozitivelor conectate la rețeaua WLAN, există o variantă mai bună și anume setul universal de testare wireless MT8870A, care oferă o modalitate rapidă și ușoară de verificare a proprietăților de radiofrecvență ale dispozitivelor conectate fără fir. Pe lângă tehnologia Wi-fi 6, acesta acoperă și altele, cum ar fi GSM, WCDMA, LTE, 5G NR și multe altele. Este necesar doar controlul chipset-ului. Cu o mulțime de porturi RF pentru conexiuni, este un companion ideal în unitățile de producție.
Autor: Peter Macejko, Wireless Specialist, Anritsu Corporation
