Algumas Considerações Sobre o Protocolo N e Antenas de Dupla Polarização

[renanantoniolli]

Complementando o que o Aldo falou, o padrão IEEE 802.11n possui algumas features em relação aos demais padrões, umas obrigatórias outras não, tais como:

20/40 Mhz (obrigatória)
Redução do Guard Interval (obrigatória)
MiMo (opcional)
Beamforming (opcional)
Packet Aggregation (obrigatório)
STBC (opcional)
MRC (obrigatório)
SDM (opcional)


No começo, o padrão N foi projetado para ambientes indoor, suprindo uma deficiência dos padrões atuais, que era a interferência intersimbólica.

Mas o que é a interferência intersimbólica?
Acontece em sistemas que utilizam apenas 1 receptor, como é o a/b/g, devido ao efeito de multi percurso, o receptor recebe cópias dos mesmos sinais em tempo diferentes, e assim, o receptor se "perde" e não consegue extrair o sinal corretamente, exigindo retransmissão.

Quando o padrão N chegou, trouxe a inovação do MiMo (múltiplas entradas, múltiplas saídas), sendo esta é uma das grandes sacadas do padrão.

Quando utilizamos MiMo, temos vários transmissores e vários receptores, e isso quer dizer que, a problemática interferência intersimbólica será drasticamente atenuada. Por ter vários receptores, o STBC (Space Time Block Code) recebe em suas diversas antenas, cópias do mesmo sinal, e dentro do chip, o algoritmo de Alamouti consegue fazer uma seleção do melhor sinal, recuperando o mesmo sem maiores problemas. O que não seria nada sem a diversidade espacial, separadas estrategicamente por N * comprimento de onda.

Além do STBC, quando temos MiMo, temos também SDM (Space Division Multplexing), que cada transmissor consegue enviar mais dados em paralelo no mesmo espaço de tempo, o que nos confere a duplicação da taxa de transmissão.

Aí, o pessoal começo a trazer o padrão N para outdoor, fazendo antenas de dupla polarização. Neste caso apenas SDM funciona a contento, pois, por terem polarização cruzada, temos um perda na ordem de 30 db, e o STBC já não consegue ser tão atuante.

Devemos prestar a atenção nas nomenclaturas, pois temos sistemas 1x1 (SiSo), os MiMo (2x2, 2x3, 3x3, 3x3 e 4x4), além de outras poucas utilizadas, como MiSo e SiMo.

Essa nomenclatura quer dizer NxM, onde N é número de transmissores e M é número de receptores.

Vale ressaltar que, alguns datasheets mais completos vem 2x2:2, onde o :2 é número de spatial streams, que é fator que determina o SDM. O número de spatial streams normalmente é igual ao número de transmissores.

Um adendo, o WiMAX utiliza o STBC e SDM em separado, chamados de Matrix A e Matrix B.

Uma dica para se tirar bom proveito do padrão N, é manter todos os devices em Greenfield, ou seja, todos utilizando N, sem retrocompatibilidade com outros padrões.


Espero ter esclarecido um pouco a visão de vocês com relação ao padrão N. Desculpem por, ás vezes, ser um pouco teórico... Mas a prática não é nada sem a teoria.


Um grande abraço e excelente Natal a todos,

[1929]

Antoniolli, seu esclarecimento foi muito bom.

Se eu entendi bem, o ideal então para que STBC renda o máximo possível , se deduz que o ideal seriam antenas de mesma polarização.

A L-Com tem este modelo, mas o distribuidor oficial (Bertek) me disse que não tem disponibilidade. Que se eu desejasse um número considerável eles importariam.

A conclusão que tiro é que o mercado para o protocolo N está sendo deturpado com outros conceitos como a dupla polarização. E os distribuidores vão na onda e isso cria um círculo vicioso e consolida o mercado de dupla polarização e sepulta a opção de MIMO com mesma polarização.

Eu já fiz um teste com duas antenas de mesma polarização com cartão R2N. Ficou muito bom. Mas não sei exatamente sobre a questão de separação entre estas antenas. Talvêz por isso o ângulo de abertura que era de 90º para cada antena acabou cobrindo praticamente 180º com as duas apontadas para o mesmo setor.

Como você disse: O que não seria nada sem a diversidade espacial, separadas estrategicamente por N * comprimento de onda.

Este detalhe é que preciso calcular melhor.

Também quanto ao greenfield eu ouvi falar que seria um algorritmo , mas pelo que voce citou é simplesmente tudo em N? E em draft 3.0?

[renanantoniolli]

Então Carlos,

Como o STBC foi criado especialmente para ambientes indoor, é NECESSÁRIO que haja muito multi-percurso, o que trazendo para o ambiente outdoor, seria útil em um ambiente densamente urbano, parecido como funciona o sistema celular...

Como na maioria dos casos de redes outdoor, se tem uma boa visada, com até a 3° zona de fresnel limpa, o multi-percurso quase não ocorre(salvo em algumas situações). Isto faz com que o STBC não seja muito útil nesse casos...

Acredito que os fabricantes que começaram com as antenas de dupla polarização, pensaram em vários fatores, como facilidade de fabricação, coeficiente de arrasto, isolação entre portas, XPD, e principalmente custo...

O greenfield é o modo que o padrão N usa para eliminar alguns campos do preâmbulo, diminuindo o overhead. Esse campos retirados são campos de retrocompatibilidade com os padrôes antigos, legacy devices, como o 802.11a/b/g.

O algoritmo de Alamouti, é outros 500, tem toda uma arquitetura diferente (BLAST), etc, etc...

O padrão N não tá mais em draft, já virou standard desde 2009. Se tu quiser, tenho o standard aqui comigo.


Grande abraço,

[jodrix]

Isso aqui ta ficando bom demais, aos poucos vamos desmistificando o padrão que creio seja o mais correto de se usar, o GREEN FIELD, ainda mais depois da "aula" do mestre
Eng° Renan S. Antoniolli, deu pra esclarecer varios pontos.

Só pra acrescentar, os pacotes no padrao N "puro" (GREEN FIELD), tem prioridade sobre os padrões anteriores ABG, ou seja, anda na prefencial.

Tb reforça o que tenho dito, nada de AIRMAX ou NV2, o N faz quase o mesmo trabalho, é tb compatível com todos os equipamentos desse padrão.

[1929]

Moral da história : 802.11N deve usar antenas de mesma polarização.

Eu sempre pensei assim e por isso abri o tópico.

Mas.....
Pelo que o Antoniolli postou não necessariamente , Aldo. Irá depender do local. Por ex. numa área urbana com muitos prédios onde a onda vai refletindo até de uma forma desordenada, vai chegar em fases diferentes no AP onde o STBC entra em ação.

Mas daí me vem outra dúvida. Se reflete, muitas vêzes a onda não muda a polarização? E daí não seria o caso de nestes locais o uso da dupla polarização aliada ao SDM não seria mais eficiente?

Pela explicação, num ambiente outdoor com visada normal o melhor desempenho então seria dupla polarização mesmo utilizando rádios clientes com uma só polarização.

Entendi melhor o GreenField agora. Quando o cenário tem B/G , estes tem um preambulo com informações que o N não precisa e por isso elimina para deixar oo overhead menor .
Quando todos os clientes estiverem em N, não haverá este overhead e o desempenho será melhor.

Foi mais ou menos isso que entendi.

Agora , o que o Jodrix falou, eu já tinha ouvido também, que onde houver um AP com o recurso greenfield , a preferencia será sempre dele.
A idéia que este nome me passa é de um paraiso, um campo verdejante onde tudo funciona legal.... heheheh
É isso mesmo , Antoniolli?

[1929]

Isso é o mesmo que apostar duas vezes na mega-sena. Não faz sentido apostar no acaso duas vezes quando uma vez basta.

Se aposto duas vêzes, se tiver 3 acertadores, eu terei 2/3..hehehe

Mas falando sério, a explicação inicial do Renan foi muito clara , mas fiquei confuso na última citação. Me pareceu haver uma contradição quanto ao uso de mesma polarização..

Vamos ver o que o Eng. Antoniolli nos diz.

PS- Antoniolli, você é natural da minha terra ou só trabalhava na TSM?

[renanantoniolli]

Primeiramente um feliz natal atrasado para todos, e um excelente 2012...

Então, vamos por parte,

Eu sou natural de SC, a TSM foi apenas mais uma empresa no currículo...Mas a região onde nasci em SC, tem muita influência gaúcha, com CTG, etc...

Sobre o greenfield, é quando só existe equipamentos N na rede. se existir algum a/b/g na rede, ele não trabalha em greenfield, e sim com retrocompatibilidade.

Neste caso, de termos uma rede mista, do que adianta os frames dos equipamentos N terem menos campos, se no instante seguinte, teremos que enviar um frame a/b/g com overhead...
Tu não mantém o acelerador sempre acelerado, vc terá que tirar o pé de vez em quando...
Mas em greenfield, ai sim, tu mantém uma aceleração constante... hehehe

Sobre a propagação de ondas, quando a onda é refletida várias e várias vezes, ela pode mudar sim a sua polarização, mas na maioria dos casos, ela rotaciona até 45°, o que gera uma perda de mais ou menos 3 db.

E tanto sendo polarização simples, quando cruzada, essa perda não chega a ser tão significativa.

Subindo um pouco de camadas, e conforme eu havia dito, sendo dual pol, o STBC não ajuda muito, pois para o sinal ser recebido nas duas antenas, os raios refletidos teriam que rotacionar mais que 45° (o que é muito difícil).

Uma maneira de contornar isso, e que já usado em sistemas celulares (por ser ambiente totalmente multipath) é utilizar antenas com pol. cruzada em 45°. Algumas antenas wimax já são assim...


Esse assunto é de ficar meio confuso mesmo, mas na medida do possível tentarei esclarecer da melhor maneira possível...



Grande abraço,