Wi-Fi doméstico: Entenda tudo sobre como funciona o Wi-Fi

O Wi-Fi doméstico é o meio mais comum de se conectar à internet atualmente. E se tornou uma parte praticamente indispensável da vida urbana moderna. Sendo utilizado para estudos, trabalho e até fazer compras. E neste artigo, explicaremos tudo sobre ele para você!

Bem, primeiramente, precisamos entender uma coisa sobre o Wi-Fi doméstico. Ele não é sinônimo de internet. Apenas um meio alternativo às conexões cabeadas Ethernet para acessá-la. Um que permite aos dispositivos clientes se conectarem sem fio e remotamente.

A seguir, precisamos ter em mente que o mundo do Wi-Fi é interessantemente complexo. Sendo recheado de diferentes aspectos que compõem uma rede sem fio. Como diversos padrões operacionais, bandas de frequência, tecnologias e muito mais.

Como funciona o Wi-Fi doméstico?

Vamos começar a entender melhor o Wi-Fi doméstico com como ele funciona. Então, o Wi-Fi usa transmissores e receptores de radiofrequência. Para transmitir dados por meio de ondas de rádio. É exatamente o mesmo princípio usado em rádios tradicionais.

Só que o Wi-Fi doméstico trabalha com frequências maiores. Estações de rádio AM e FM, por exemplo, usam frequências medidas em MHz (Megahertz), KHz (Kilohertz) ou menos. Enquanto o Wi-Fi utiliza frequências da casa dos GHz (Gigahertz).

Para emitir redes de acesso local à internet. Por exemplo, como as tradicionais bandas de 2,4 GHz e 5 GHz. E mais recentemente, como a banda de 6 GHz. Inaugurada pelo padrão Wi-Fi 6E. Sobre o qual falaremos com mais detalhes adiante.

E se você não sabe, Hertz são uma unidade de medida para ondas eletromagnéticas. O nome é uma homenagem ao físico alemão Heinrich Hertz.

Que provou a existência de tais ondas, atualmente usadas no Wi-Fi doméstico, ainda no fim do século XIX. E, em resumo, Hertz medem o número de ciclos de onda em 1s.

Se for um por segundo, então temos 1 Hz. Se temos 1.000 por segundo, temos 1 KHz. E assim em diante, passando pelos MHz (um milhão de ciclos) até chegar nos GHz (um bilhão de ciclos). Sendo assim, as bandas de 2,4 GHz e 5 GHz operam na casa dos bilhões de Hz.

Hardware

Porém, como dissemos anteriormente, precisamos de um hardware compatível. Trabalhando para transmitir e receber o sinal Wi-Fi. Os dispositivos transmissor e receptor formam os chamados pontos finais de uma conexão.

Para que essa conexão do Wi-Fi doméstico aconteça, o transmissor precisa emitir um sinal de rede. Que pode ser aberta ou fechada. Na primeira, para que qualquer dispositivo cliente possa se conectar. E na segunda, para que apenas clientes com a senha possam acessá-la.

Esse modo é conhecido como modo de infraestrutura. E é o modo de uso mais comum do Wi-Fi. Nele, o transmissor Wi-Fi. Como um roteador, por exemplo. Pode hospedar diversos clientes receptores. Mas um receptor se conecta apenas a um transmissor por vez.

Os aparelhos transmissores são chamados de pontos de acesso sem fio (WAP ou apenas AP). Contudo, é mais comum encontrarmos roteadores Wi-Fi. Que, em sua maioria, atualmente possuem pontos de acesso integrados.

Enquanto os aparelhos receptores de Wi-Fi doméstico são chamados de adaptadores Wi-Fi. Os quais não são vistos na maior parte dos casos. Pois costumam ficar dentro dos dispositivos clientes que utilizamos. Como smartphones e notebooks, por exemplo.

Redes, canais de frequência e fluxos (streams)

Redes (ou bandas) Wi-Fi são as radiofrequências nas quais os sinais de Wi-Fi “navegam”. Entre o transmissor (ponto de acesso ou roteador) e o dispositivo cliente. As três principais redes Wi-Fi da atualidade que precisamos conhecer são: 2,4 GHz, 5 GHz e 6 GHz.

Cada uma delas possui suas próprias características. Como limites de velocidade, alcance e taxa de suscetibilidade a interferências. Mas antes de nos aprofundarmos nisso, temos de entender alguns pontos centrais sobre o Wi-Fi doméstico.

Primeiramente, que as estimativas de velocidades máximas são apenas teóricas. Baseadas em condições laboratoriais ideais. Que geralmente, se não em todos os casos, não correspondem às condições práticas reais. Vividas por um usuário comum de Wi-Fi.

Por exemplo, a velocidade real da largura de banda do seu dispositivo. Normalmente, ela é limitada a apenas um terço da velocidade máxima teórica. Ou, no melhor dos casos, a metade dela. Mas essa largura de banda ainda tem de ser dividida entre os clientes.

Fora que conexões Wi-Fi são sempre Half-Duplex. Isso quer dizer que os pacotes de dados se movem em apenas uma direção por vez. Como em uma conversa por walkie-talkie. Ao contrário da conexão cabeada, que é Full-Duplex na maior parte do tempo.

Redes

Agora, vamos às redes do Wi-Fi doméstico:

2,4 GHz

Essa banda é uma das mais antigas e continua presente até hoje. Pois, apesar do seu baixo limite de largura de banda e maior taxa de interferência no geral. Ela ainda é a rede com maior alcance de sinal.

Que, teoricamente, se estenderia a cerca de 61 metros (sem barreiras/interferências). Mas a cobertura real costuma ficar bem abaixo desse valor.

5 GHz

A banda de 5 GHz consegue entregar muito mais velocidade do que a de 2,4 GHz. E sofre menos com interferências do que ela. Por utilizar uma frequência maior. No entanto, também por isso, ela alcança distâncias bem menores. Com alcance máximo teórico de até 50 metros.

6 GHz

A rede de 6 GHz é a mais recente do Wi-Fi doméstico, inaugurada com padrão Wi-Fi 6E. Ela desfruta de um maior espectro de banda, ainda menos interferência e maior número de canais. Resultando em velocidades superiores à da banda de 5 GHz. Porém, com alcance ainda menor (40 metros).

Canais de frequência

Em suma, os canais Wi-Fi são uma pequena “fatia” de cada banda Wi-Fi. Eles são como vias na estrada, por exemplo. Uma conexão Wi-Fi deve usar um canal específico em um determinado momento. A largura do canal (ou largura de banda) decide a velocidade de um link.

Como uma ciclovia, que é mais lenta do que uma pista de carros. Mas mais rápida que a calçada para pedestres. Esses canais são medidos em MHz. Existem quatro níveis de largura principais. São eles: 20MHz, 40MHz, 80MHz, 160MHz.

Para formar um canal Wi-Fi doméstico mais largo, precisamos juntar vários canais menores adjacentes. Portanto, um canal de 40 MHz inclui dois canais consecutivos de 20 MHz. Assim como um canal de 80 MHz requer dois canais contíguos de 40 MHz. Ou quatro de 20 MHz.

A largura do canal de 160 MHz é tão grande que podemos ter apenas dois na banda de 5 GHz. E ambos requerem o uso de canais DFS. Que são canais especiais, os quais compartilham espaço com sinais de radar. Tendo menos prioridade, em comparação.

Fluxos (streams)

Os fluxos de Wi-Fi, ou fluxos de dados, são essencialmente como um sinal de Wi-Fi doméstico viaja. Entre transmissor e receptor. Um fluxo determina a velocidade base de uma frequência em um padrão Wi-Fi. Quanto mais fluxos uma banda aguentar, mais rápida será sua velocidade.

Padrões do Wi-Fi doméstico

Agora vamos passar para os padrões Wi-Fi. Que nada mais são do que o modo como as frequências de ondas eletromagnéticas são manipuladas. Essas frequências são reguladas por órgãos específicos. Pois não se pode simplesmente usar qualquer uma delas.

O principal deles é o Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (ou IEEE). Que define espectros de frequência específicos para os diferentes padrões Wi-Fi. Cada vez que um espectro é liberado para uso, temos um novo padrão Wi-Fi sendo lançado.

Ao longo de pouco mais de duas décadas, já vimos o Wi-Fi doméstico se desdobrar em 6 padrões. Nomeados IEEE 802.11b, a, g, n, ac e ax. Com o último tendo uma extensão, nomeada IEEE 802.11axe. Também conhecida como Wi-Fi 6E.

Nomenclatura

A propósito, já que a nomeação mais técnica não é muito amigável a leigos. A Wi-Fi Alliance introduziu em 3 de outubro de 2018 um novo sistema de nomenclatura. Usando números simples para diferenciar uma geração da outra.

Assim sendo, a quinta geração de Wi-Fi (802.11ac) passou a ser conhecida como Wi-Fi 5. Bem como a sexta passou a ser conhecida como Wi-Fi 6. E assim em diante. Podemos concordar que é um sistema bem mais conveniente. Não é mesmo?

Já que faz sentido um número maior representar um padrão mais recente e rápido de Wi-Fi doméstico. Alguns dispositivos atuais, inclusive, apresentam o tipo de padrão utilizado. Seguindo essa terminologia simplificada de numeração.

Com as 3 primeiras gerações estando em desuso hoje, por terem se tornado obsoletas. Desse modo, quando múltiplas redes de diferentes padrões estiverem disponíveis. É possível escolher a que melhor se adequa à sua necessidade e dispositivos.

Os padrões Wi-Fi que merecem destaque e suas características mais marcantes são:

Wi-Fi 4 (IEEE 802.11n)

• Banda dupla (dual-band);
• Denominações baseadas em velocidades somadas;
• MIMO;
• Padrões de segurança WPS e WPA;

No Wi-Fi 4, também conhecido como “padrão n”, temos canais de largura de 20 MHz e 40 MHz. E até três fluxos (streams) de dados. Com um único fluxo sendo capaz de entregar até 150 Mbps de velocidade no Wi-Fi doméstico em 40MHz.

A banda dupla, ou banda dual (ou dual-band), acontece quando um roteador. Ou qualquer outro transmissor Wi-Fi. Emite simultaneamente as bandas de 2,4 GHz e 5 GHz. Operando com uma única delas por vez, entretanto.

E surgiu da necessidade por compatibilidade. Haja vista de que nem todos os dispositivos Wi-Fi operam com as mesmas redes. Ou são compatíveis com mais de uma delas. A partir dessa geração, então, começou-se a dar designações a roteadores.

Somando-se as velocidades máximas teóricas de suas bandas em uma velocidade “total”. Que não costuma ser uma velocidade alcançável pelo roteador, na prática.

Assim, roteadores Wi-Fi doméstico de 4ª geração. Que alcançavam 300 Mbps em 2,4 GHz e 5 GHz, por exemplo. Passaram a serem chamados de roteadores “N600”. E isso foi transmitido para as gerações posteriores de roteadores.

Enquanto a tecnologia MIMO permite que roteador e cliente criem uma conexão mais rápida. Por lidar com diversos fluxos de dados, um por vez. Quanto maior o número de fluxos, mais veloz é a conexão. E por fim, temos os métodos de segurança WPS e WPA.

Ambos persistem até os dias de hoje. Todavia, o primeiro possui falhas facilmente exploráveis e raramente é utilizado hoje. Ou, pelo menos, seu uso não é recomendado. Já o segundo, assim como próprio Wi-Fi doméstico, foi aprimorado através de gerações.

Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac)

• Banda tripla (tri-band);
• Beamforming;
• MU-MIMO;
• WPA2;
• Wi-Fi Mesh;

O padrão Wi-Fi 5 (ou padrão ac), opera apenas na rede de 5 GHz. Com uma velocidade base por fluxo de 433 Mbps em 80 MHz. Podendo entregar até 4 fluxos de uma vez. Totalizando uma velocidade de banda de cerca de 1.732 Mbps.

Na banda de 5 GHz, o padrão possui retrocompatibilidade com o Wi-Fi 4. Seu antecessor. E um roteador Wi-Fi 5 sempre inclui um ponto de acesso Wi-Fi 4. Para a banda de 2,4 GHz. O que significa que um roteador AC suporta todos os padrões anteriores.

Um marco que surgiu com o padrão Wi-Fi doméstico ac é o tri-band tradicional. Composto por uma rede de 2,4 GHz e duas redes de 5 GHz. Todas trabalhando simultaneamente. Isso implica que um roteador de banda tripla consegue suportar um número maior de clientes em 5 GHz.

Antes de ficar sobrecarregado. Outro marco do Wi-Fi que veio com essa geração de Wi-Fi é a tecnologia Beamforming. Em que o transmissor sem fio foca o sinal automaticamente em uma direção específica. Mirando o dispositivo cliente.

Dessa forma, aumentando a eficiência da rede. Assim como a sua respectiva velocidade, consequentemente. Além disso temos também compatibilidade com padrão de segurança WPA2. E o surgimento da tecnologia MU-MIMO no Wi-Fi doméstico.

Uma versão melhorada do MIMO existente na geração anterior. Na qual é possível que o roteador atenda múltiplos clientes concomitantemente. Ao invés de apenas um por vez. Embora, exceto haja muitos dispositivos na rede, seja difícil de sentir os benefícios disso.

Sem falar da rede Wi-Fi Mesh, em que diversos roteadores Wi-Fi se unem numa única rede sem fio. Para aumentar a cobertura e a qualidade do sinal.

Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax)

• WPA3;
• MU-MIMO 8×8;
• Target Wake Time (TWT);
• OFDMA;

O padrão 802.11ax, ou Wi-Fi 6, opera em ambas as bandas de 2,4 GHz e 5 GHz. E se tornou comercialmente disponível no começo de 2019. Em 5 GHz, temos suporte a largura de banda de até 160 MHz. Com velocidade base de 600 Mbps por fluxo.

Também temos o uso de tecnologia OFDMA no Wi-Fi doméstico. Um acrônimo em Inglês para multiplexação por divisão de frequências ortogonais. Basicamente, essa técnica atende a vários dispositivos ao mesmo tempo. Utilizando o mesmo canal Wi-Fi.

Como um tipo de versão melhorada do MIMO comum. E com MU-MIMO 8×8, é possível atender 8 clientes simultaneamente. Com a mesma qualidade. É como se sua rede sem fio fosse composta por uma série de caminhões. Entregando pacotes de dados para múltiplos usuários.

Já o Target Wake Time, ou TWT, permite o agendamento de horário de check in. Com dispositivos móveis conectados à rede. Isso quer dizer que os adaptadores dos clientes podem hibernar. Mesmo que brevemente. Resultando em economia de bateria.

Além disso, temos suporte ao protocolo WPA3 no Wi-Fi doméstico. A mais recente e segura solução de criptografia para redes Wi-Fi. Alguns modelos de roteadores AC mais modernos já possuem acesso a ele. Enquanto, para roteadores AX, ele é um padrão.

Wi-Fi 6E (IEEE 802.11axe)

• Nova banda de 6 GHz;
• 7 canais de 160 MHz (ou 14 de 80 MHz);
• Protocolo OWE;
• WPA3 obrigatório;

O Wi-Fi 6E é o padrão Wi-Fi mais recente. Que começou a ser comercializado oficialmente em 2021. Contudo, ele não é realmente um novo padrão. Mas, sim, uma extensão do padrão Wi-Fi 6. E a mais atual geração de internet sem fio.

Ele tem todos os atributos do Wi-Fi 6, mas com uma novidade. Ele usa uma banda de frequência de 6 GHz, que é totalmente nova no Wi-Fi doméstico. Como resultado, tem mais banda de espectro. E pode entregar até 7 canais de 160MHz. Ou 14 canais de 80MHz.

O Wi-Fi 6E tem a mesma velocidade máxima que o Wi-Fi 6. Mas pode fornecer essa velocidade com mais facilidade. Ao preço de ter um alcance menor do que o do Wi-Fi 6. Além disso, temos criptografia OWE e WPA3 obrigatório em 6 GHz.

Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be)

• 320 MHz de largura de banda;
• 4K QAM;
• Operação Multi-Link (MLO);
• Coordenação de Frequência Automatizada (AFC);

O Wi-Fi 7 é a próxima grande evolução da tecnologia Wi-Fi. Que deve vir em 2023-24. Ele traz todos os recursos e inovações dos seus antecessores. Entretanto, com certas novidades. Como a nova largura de banda de 320 MHz na bada de 6 GHz. Que é o dobro encontrado no Wi-Fi doméstico anterior.

O que resulta em velocidades além da Gigabit. E a tecnologia 4K QAM, que já existia em alguns roteadores AXE topo de linha. Mas que será algo comum na nova geração. E o diferencial dela, além de velocidades mais altas, é entregar maior eficiência na rede. Trabalhando com clientes compatíveis.

Fora a Operação Multi-Link (MLO). Que nada mais é que uma técnica de agregação de banda Wi-Fi. Similar à agregação de WAN, que já mencionamos aqui no site. E a Coordenação de Frequência Automatizada (AFC). Que cria um espaço de operação Wi-Fi livre.

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