Cosa c’è di nuovo nelle reti Wi-Fi 6E? Più test di interferenza

Proprio come gli standard cellulari, gli standard Wi-Fi continuano ad evolversi. Wi-Fi 6E è l’ultimo arrivato sul blocco. Questo standard consente ai dispositivi Internet of Things (IoT) wireless di operare nello spettro a 6 GHz senza licenza per accedere a molta più larghezza di banda. Ma c’è una parte difficile: lo spettro a 6 GHz introduce nuove restrizioni per i produttori di dispositivi. Come mai? Perché le bande a 6 GHz sono già utilizzate da molti dispositivi. Pertanto, Wi-Fi 6E richiede nuovi test per prevenire le interferenze.

Innanzitutto, facciamo un breve riepilogo degli standard Wi-Fi per posizionare il Wi-Fi 6E nell’evoluzione dello standard.

Il Wi-Fi non è nuovo. Il primo standard Wi-Fi è emerso nel 1997. Nel corso degli anni, la velocità di collegamento è aumentata da 1 a 2 Mbps a 600 a 9.608 Mbps, ma principalmente utilizzando le stesse bande di frequenza. Wi-Fi 6E utilizza il nuovo spettro per la prima volta nella storia dello standard.

Wi-Fi 6E è un’estensione del Wi-Fi 6, noto anche come 802.11ax. Wi-Fi 6 utilizza la tecnologia di accesso multiplo a divisione di frequenza ortogonale (OFDMA) per migliorare le prestazioni della rete e un formato di modulazione di ampiezza in quadratura di ordine superiore (QAM) per aumentare la velocità dei dati. I dispositivi Wi-Fi 6 funzionano nelle bande di frequenza 2,4 e 5 GHz mentre il Wi-Fi 6E opera nello spettro senza licenza 6 GHz.

Le bande di frequenza a 6 GHz hanno una larghezza di banda molto maggiore. Questi dispositivi hanno accesso a una larghezza di banda contigua di 1.200 MHz negli Stati Uniti e nelle regioni che seguono le normative della Federal Communications Commission (FCC) e da 480 a 500 MHz in Europa e nelle regioni che seguono gli standard dell’European Telecommunications Standards Institute (ETSI) in base alle normative dalla Direttiva sulle apparecchiature radio (RED).

Prevenire le interferenze

La larghezza di banda aggiuntiva disponibile nelle bande a 6 GHz ha un potenziale significativo per i produttori di dispositivi di fornire prestazioni più elevate e nuove applicazioni agli utenti finali. Wi-Fi 6E offre ai consumatori un accesso a Internet più rapido e affidabile per lo streaming video, i giochi online e le videochiamate. Lo standard è inoltre particolarmente utile per le aziende per accelerare la loro trasformazione digitale.

Per cominciare, i dipartimenti IT possono consentire a più dispositivi di accedere alle proprie reti e migliorare l’esperienza utente, aumentando la produttività e l’innovazione. Anche gli ambienti ad alta densità come aeroporti, stadi, centri congressi, nonché strutture educative e sanitarie possono trarre enormi vantaggi dal Wi-Fi 6E perché consente loro di gestire un numero molto maggiore e una maggiore varietà di dispositivi.

Tuttavia, sfruttare la larghezza di banda aggiuntiva disponibile nello spettro a 6 GHz non è privo di sfide. Un problema importante è che molti utenti utilizzano già questo spettro, inclusi cellulari 5G, punti di accesso Wi-Fi, collegamenti satellitari, trasmissioni TV mobili e collegamenti di comunicazione di utilità. Inoltre, i vettori storici hanno la priorità sugli altri utenti. Di conseguenza, la FCC e l’ETSI impongono diversi nuovi test per garantire l’uso efficace dello spettro.

Di seguito è riportato uno schema di nuovi test ritenuti necessari per prevenire interferenze nelle configurazioni Wi-Fi 6E.

1. Test del protocollo basato sulla contesa (CBP).

Il test CBP è un nuovo importante elemento imposto dalla FCC. Prende il nome dall’uso di un CBP nel dispositivo per prevenire interferenze con i servizi dei vettori storici. La FCC richiede che tutte le classi di apparecchiature, punti di accesso e client, siano sottoposte e superino questo test.

Figura 1 mostra una configurazione del test CBP. La configurazione è composta da due analizzatori di segnale e da una sorgente di segnale di rumore gaussiano bianco (AWGN) additivo per produrre un rumore di 10 MHz (segnale incumbent) per il segnale di test. Questo test richiede anche che un dispositivo client comunichi con il dispositivo in prova (non mostrato nella figura) e componenti di condizionamento del segnale. La sorgente del segnale deve iniettare il segnale in carica a una frequenza all’interno del canale per un canale a 20 MHz e tre frequenze diverse all’interno del canale per un canale a 160 MHz.

Figura 1 Il diagramma mostra una configurazione del test CBP condotto. Fonte: KDB 987594 D02 V01r01

2. Test di adattività/meccanismo di accesso al canale (CAM).

Il test di adattabilità/CAM è l’equivalente ETSI del test FCC CBP, anche se molto più complicato. Si concentra sul meccanismo automatico utilizzato da un dispositivo di ascolto prima di parlare (LBT) per controllare un canale prima di trasferirvi i dati. Lo standard richiede inoltre che il dispositivo verifichi la probabilità che altri dispositivi utilizzino il canale per garantire un utilizzo corretto dei canali disponibili.

Il test CAM è complesso e dispendioso in termini di tempo poiché richiede un’elaborazione estesa dei dati per calcolare i risultati. La quantificazione della probabilità che altri dispositivi utilizzino il canale di interesse richiede la divisione del tempo minimo di inattività per il tempo massimo di occupazione del canale (COT), che differisce in base alla classe del dispositivo. La misurazione COT può richiedere molti campioni. Le apparecchiature basate sul carico (LBE), ad esempio, potrebbero richiedere più di 10.000 campioni con una risoluzione di un microsecondo o meno, il che si traduce nella misurazione e nella raccolta di molti punti dati.

Il test di adattabilità include anche l’esecuzione di analisi delle interferenze iniettando vari segnali nel dispositivo per valutarne la capacità di rilevare e rispondere a questi segnali. Questo test richiede una forma d’onda 5G New Radio (NR) per simulare l’interferenza degli utenti 5G. Sono inoltre necessari un livello di segnale e una larghezza di banda noti e l’applicazione dei risultati del test della larghezza di banda del canale occupato (OCB) che sarebbe stato eseguito in precedenza.

3. Test di selettività del ricevitore

Precedentemente noto come test di selettività del canale adiacente al ricevitore, la selettività del ricevitore è un altro nuovo test di ETSI relativo alle interferenze. Consiste nel misurare la capacità del dispositivo di ricevere un segnale desiderato sul proprio canale senza superare un certo livello di degrado dovuto alla presenza di un segnale interferente in un canale adiacente.

Il test si compone di tre fasi principali. Il primo passo è determinare il valore di potenza minima (P_min) del segnale del dispositivo con un tasso di errore di pacchetto (PER) di poco inferiore al 10%. Il passaggio successivo consiste nell’aggiungere l’interferenza nel canale superiore, 20 e 40 MHz sopra, e verificare che il dispositivo abbia un PER inferiore o uguale al 10%. Il passaggio finale consiste nell’aggiungere l’interferenza nel canale sottostante, 20 e 40 MHz al di sotto, e controllare nuovamente il PER.

figura 2 mostra una configurazione per il test di selettività del ricevitore. Include componenti passivi e potrebbe richiedere una stanza schermata o una gabbia di Faraday. Per trovare il P_min valore e determinare il PER. L’uso di componenti di condizionamento del segnale e un contatore di pacchetti rende il test più gestibile richiedendo solo poche connessioni sul pannello frontale.

figura 2 La configurazione del test di selettività del ricevitore di cui sopra utilizza il set di test di condizionamento del segnale X8749A e il contatore di pacchetti. Fonte: Keysight

4. Test su doppio client

Il test dual client è un altro nuovo test ma della FCC. Poiché un dispositivo client può connettersi a un punto di accesso a alimentazione standard, a un punto di accesso interno a basso consumo o a entrambi, l’FCC richiede questo test per verificare che i dispositivi client con la flessibilità necessaria per connettersi a entrambi i tipi di punti di accesso siano in grado di passare da un punto di accesso all’altro. i due senza soluzione di continuità. Il test dual client verifica che questi dispositivi client possano distinguere le diverse configurazioni dei punti di accesso e controllare i rispettivi livelli di alimentazione.

Figura 3 mostra una configurazione di test dual client connessa. Questo test richiederà punti di accesso dorati a bassa potenza e potenza standard, attenuatori variabili e componenti di condizionamento del segnale.

Figura 3 Il test di connessione a doppio client verifica che i dispositivi client possano distinguere diverse configurazioni del punto di accesso. Fonte: Keysight

Affrontare le interferenze nei dispositivi Wi-Fi 6E

Wi-Fi 6E è un entusiasmante nuovo arrivato nel panorama degli standard Wi-Fi. Una notevole larghezza di banda aggiuntiva è a disposizione dei produttori per offrire prestazioni migliori e nuove applicazioni agli utenti finali: consumatori e aziende. Lo standard porta anche nuove sfide principalmente perché utilizza lo spettro a 6 GHz. Le bande a 6 GHz sono già utilizzate da molti altri dispositivi, compresi gli operatori storici, che hanno la priorità sugli altri utenti. Quindi, sono necessari nuovi test per prevenire le interferenze.

Per ulteriori informazioni su questi test, esempi di misurazione e per conoscere altri nuovi requisiti di test per i dispositivi Wi-Fi 6E, guarda il webinar “Capire i test normativi per i dispositivi Wi-Fi 6E”.

Jessy Cavazos fa parte del team di Industry Solutions Marketing di Keysight

Contenuto relativo