Cea mai recentă versiune a rețelei WLAN (Wireless Local Area Network) este Wi-Fi 6, a șasea versiune (comercială) de succes a standardelor IEEE 802.11. Deși este cunoscut oficial în industrie prin denumirea de standard IEEE, termenul Wi-Fi 6 este mai familiar consumatorilor.
Diferența dintre OFDM și OFDMA
Standardele vechi, în special Wi-Fi 5, pot furniza viteze de date și mai mari unui utilizator, dar numai în condiții ideale, de “laborator”. Noile caracteristici din Wi-Fi 6 asigură o tehnologie mai robustă și se apropie de ratele de date promise.
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 în frecvențe specifice pentru transmisiile lor radio. Se gestionează astfel comunicația dintre un punct de acces (AP) și stații (STA) mult mai eficient decât cu tehnica anterioară, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).
OFDMA asigură o alocare a frecvențelor disponibile în mod diferit. Pentru standardele tradiționale, lățimea minimă a canalului este de 20 MHz. În unele cazuri, două canale adiacente pot fi “legate”, deplasând frecvența purtătoare la mijlocul celor două canale. Acest lucru permite lățimi de canal de 40 MHz, 80 MHz și 160 MHz, permițând rate de debit mai mari în schimbul 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” (tones) (subpurtătoare). Având în vedere că spațierea subpurtătoarelor în Wi-Fi 6 este de 78,125 kHz, dimensiunea minimă a unei unități RU ocupă aproximativ 2 MHz din gama de frecvențe, ceea ce permite mărirea resurselor de spectru mai mult decât în cazul standardelor tradiționale.
Alocarea RU în lățimea de bandă a canalului de 20 MHz
Pe lângă eficiența spectrală îmbunătățită, există, de asemenea, mai mulți biți transmiși pe simbol transmis, grație modulației de subpurtătoare de date – 1024QAM. Această modulație mapează 10 biți de mesaj la un simbol transmis (2^10=1024). Astfel, Wi-Fi oferă 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 invers. Acest lucru îmbunătățește robustețea, în special în cazul utilizării în exterior.
Mai nou, Wi-fi 6 abordează cazurile de utilizare a Internetului lucrurilor (IoT). În lumea IoT, consumul redus de putere 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 energiei.
O astfel de caracteristică în Wi-Fi 6 este cea mai mică unitate RU cu o lățime de 2 MHz. Utilizarea unui spectru de frecvențe mai mic pentru a trimite un semnal necesită mai puțină energie decât spectrele de frecvențe 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.
O altă caracteristică de economisire a energiei încorporează programări care permit unui dispozitiv alimentat prin Wi-Fi 6 să petreacă o perioadă de timp “adormit”. Această caracteristică se numește Target Wake Time (TWT). În modul “sleep”, dispozitivele wireless utilizează o putere minimă. Dispozitivul se trezește la o anumită oră și poate apoi să trimită informații – temperatura dintr-o încăpere sau să informeze despre lipsa unor produse medicale. Odată ce informația este comunicată, un dispozitiv WLAN se poate întoarce în modul de veghe.
Funcția TWT ajută la economisirea energiei prin punerea STA în modul “sleep”
În ciuda acestor avantaje, existența unui număr mare de dispozitive WLAN care comunică între ele poate crea interferențe electromagnetice reciproce, reducând performanța generală a rețelei 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 constă în 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 date necesare. Pentru a satisface solicitările de debite de date 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.
Locațiile pentru Wi-Fi pot varia în ceea ce privește proprietățile 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.
Performanța Wi-Fi 6 poate fi măsurată cu ajutorul testerului WLAN Anritsu MT8862A. Acesta oferă o gamă dinamică largă permițând efectuarea de teste OTA (Over-The-Air) pentru a măsura proprietățile fizice ale unui canal radio. De asemenea, este posibil să se efectueze teste de conectivitate a datelor IP până la standardul Wi-Fi 5. Cu ajutorul acestui instrument, performanța Wi-Fi poate fi optimizată pentru a se asigura că utilizatorii primesc un QoE (Quality of Experience) ridicat.
Testerul Anritsu WLAN MT8862A
Companiile pot testa, de asemenea, interoperabilitatea mai multor dispozitive conectate wireless, testând mai multe tehnologii în paralel 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 ratelor de eroare PER (Packer Error Rate) și FER (Frame Error Rate) poate spune multe despre dispozitivul testat, sau DUT (Device Under Test), într-un anumit mediu. Conexiunea cu un DUT poate fi degradată și mai mult utilizând o sursă de zgomot și analizată ulterior.
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 încă posibil să se facă teste ale emițătorului. Măsurarea puterii, a măștii de spectru și a preciziei de modulație sunt afișate în mod clar într-o fereastră principală a interfeței grafice a utilizatorului (GUI) de la distanță, iar în fereastra Numeric Result sunt disponibile informații mai detaliate despre măsurători individuale.
Interfața grafică a dispozitivului MT8862A
De asemenea, GUI poate afișa mai multe informații despre un DUT conectat, cum ar fi adresa MAC a acestuia, 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, datorită unui server DHCP încorporat. De asemenea, în cadrul interfeței grafice pot fi selectați mulți alți parametri tipici ai rețelei WLAN, cum ar fi numele SSID și o parolă (dacă se aplică criptarea).
Dispozitivul de testare MT8870A de la Anritsu
Toți pașii din GUI pot fi automatizați în continuare datorită interfeței de control de la distanță, utilă pentru situațiile 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 îndrăzneți pot merge chiar mai departe și își pot realiza propria automatizare folosind limbaje de scripting precum Python. Utilizatorii trebuie să găsească setul potrivit de comenzi și interogări care să fie comunicate 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, setul universal de testare wireless MT8870A, care oferă o modalitate rapidă și ușoară de verificare a proprietăților de radiofrecvență ale dispozitivelor wireless. 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 chipsetului. Cu o mulțime de porturi RF pentru conexiuni, este un companion ideal în unitățile de producție.
Autor: Peter Macejko, Wireless Specialist, Anritsu Corporation