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Por que os rádios Prism são os melhores produtos na história dos provedores WISP

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editado dezembro 2017 em Anúncios
Artigo publicado originalmente por Robert Pera, fundador e CEO da Ubiquiti.


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Voltando um pouco no tempo, eu estava trabalhando com um cliente para substituir um rádio mini-PCI 802.11b 2,4 GHz mais antigo, mais lento, com o último módulo mini-PCI Super-Range2 802.11g da Ubiquiti. O feedback sobre as placas mini-PCI SuperRange era extremamente positivo, mas o cliente estava sofrendo uma pior performance significativa após a atualização. No início, pensei que era um hardware ruim e enviei outro cartão, mas os resultados não mudaram. Então eu trabalhei com ele, tentando melhorar o desempenho através de várias tentativas de modificações de projeto, mas também sem sucesso.

Naquele momento, comprei uma peça do cartão 802.11b mais antigo para mim, que se baseava no chipset Prism 2.5 da Intersil. E, como o nome "Prism" implica, eu vi rapidamente que esse cartão antigo, embora mais lento na velocidade máxima, possuía um design de rádio com uma "seletividade" superior - a capacidade de filtrar os canais vizinhos.
  
Poderia ser essa a resposta? Os rádios Super Range (Atheros 802.11a/b/g) eram a tecnologia mais recente e por isso eu esperava que superariam a tecnologia 802.11b mais antiga em todos aspectos. Mas depois de desmontar o rádio Intersil Prism, as coisas ficaram mais claras para mim.

O rádio Intersil baseou-se em uma verdadeira arquitetura de receptor "superheterodino" onde a operadora foi convertida em uma Freqüência Intermediária (FI) e filtrada com um discreto filtro dedicado. Enquanto isso, o rádio Atheros, era um chipset CMOS completamente integrado, sem qualquer filtragem IF fora do chip.

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Afinal, o que tudo isso significa? A capacidade de filtrar um sinal de rádio depende em grande parte de 2 coisas:

1. A largura de banda fracionada:

Filtrar um canal de 1MHz em 1GHz (largura de banda fracionada de 0.1%) é muito mais difícil do que filtrar um canal de 10MHz em 100MHz (10% de largura de banda fracionada)

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2. A eficácia do filtro:

Um filtro dedicado especializado é tipicamente muito superior a um filtro integrado em um Circuito Integrado (CI).

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No caso do rádio Prism, isso foi otimizado em ambas áreas. Ao ter uma FI convertida para baixo de 384MHz, conseguiu aumentar a largura de banda fracionada de filtragem. E com um filtro SAW (Surface Acoustic Wave) dedicado separado do chip, ele tinha um filtro muito mais efetivo. Em comparação, o rádio Atheros foi construído para ser um CI integrado de baixo custo e não possuía estes filtros. Por mais que funcionasse bem em ambientes indoor, já em aplicações WISP outdoor, o rádio Prism conseguiria sobreviver em ambientes de RF onde o rádio Atheros não tinha chance.

Filtragem no domínio da frequência

Esta experiência plantaria a semente para o que chamamos de ”Tecnologia Prism" na Ubiquiti. Nós queríamos uma maneira de alavancar as velocidades das tecnologias mais recentes de chipset WiFi, mas também reter a grande "seletividade" dos rádios Intersil Prism originais.

O que nós patenteamos é contra intuitivo à maioria. Nós essencialmente colocamos nosso próprio rádio na frente do rádio do chipset Wi-Fi. Como isso realmente melhora o desempenho? O diagrama abaixo ajuda a explicar o conceito.

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Nossa tecnologia Prism recebe o espectro de banda não licenciada (5GHz ou 2.4GHz), converte para baixo em uma freqüência intermediária, aplica filtragem especializada de alta seleção na área de interesse e converte o canal novamente para aparecer magicamente "limpo" para o Rádio Wi-Fi.

Nós provamos melhorias de seletividade de até 30dB. Para colocar isso em uma perspectiva linear, nossa tecnologia Prism reduz o ruído visto pelo rádio Wi-Fi em até 1.000 vezes.

Filtragem no domínio espacial

A tecnologia da antena corneta já existe há mais de um século, mas apenas recentemente elas foram atraentes e provaram ser bem sucedidos nas aplicações WISP. Nos primórdios desta indústria, o ganho de antena era mais valorizado e os setores e refletores tradicionais eram os mais adequados para instalações. Já nos dias de hoje, com bilhões de rádios sem licença em uso em todo o mundo, a capacidade de isolamento da antena para mitigar o ruído está se tornando mais importante do que qualquer coisa. Queremos que nossas antenas apenas ouçam e falem em uma única direção e "ignorem" todas as outras direções. As antenas corneta fazem isso excepcionalmente bem.

O desafio para nossa equipe de antenas da Ubiquiti foi, como aproveitamos as vantagens de isolamento de RF das antenas corneta, mas ainda manter o ganho de antena suficiente para links de alto desempenho?

A resposta é o que chamamos de “cornetas assimétricas" e acreditamos que eles são o futuro das implantações do WISP.

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Filtragem no domínio do tempo

O padrão 802.11 Wi-Fi usa algo chamado CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance). É um protocolo baseado em contenção, que significa que se todos os clientes em uma rede puderem "ouvir" uns aos outros, tudo pode funcionar bem. Mas, no caso de redes outdoor e links direcionais isolados, a maioria dos clientes não pode ouvir uns aos outros e acabam conversando uns sobre os outros. Para resolver isso, introduzimos um protocolo TDMA (Time Division Multiple Access) onde os clientes recebem janelas de tempo organizadas para conversar, sem que interfiram entre si.

Esta foi a essência do nosso protocolo AirMAX TDMA que melhoramos ao longo dos anos. Embora AirMAX funcione bem para clientes conectados a um único AP, como resolver os problemas de interferência com múltiplos APs juntos?

Nosso novo protocolo de sincronização GPS aborda especificamente esse desafio. O PrismStation usa o GPS para fornecer um timer de sincronização global para todas implantações no mundo. O que isso significa é que múltiplas BaseStations podem funcionar perfeitamente em uma única torre ou torres vizinhas, mesmo usando o mesmo espectro. E também podemos conseguir a sincronização entre AirMax e AirFiber Basestations (incluindo nossa próxima tecnologia LTU)

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Acreditamos que o ponto culminante das tecnologias que conduzem o Filtragem de 3 domínios (Frequência, Espacial, Tempo) permitirá a próxima etapa das redes AirMax de alta performance e alta densidade em todo o mundo. Estamos realmente orgulhosos de levar este produto ao mercado e espero que seja a arma que os provedores possam usar para lutar e criar redes de alto desempenho, mesmo na presença de quantidades crescentes de ruído de RF nas bandas não licenciadas.
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