WiFi põhitõed, 1. osa: sagedused ja kanalid
- Kategooria: Võrgustik
1947. aastal määras ÜRO agentuur Rahvusvaheline Telekommunikatsiooni Liit (ITU) raadiospektri teatavad sagedusalad ISM-na. Idee oli luua rahvusvaheline sagedusstandard, mis oleks reserveeritud tööstus-, teadus- ja meditsiiniseadmetele. Iroonilisel kombel polnud telekommunikatsioon algne eesmärk.
Enne kui arutame mis tahes üksikasju, tahan lihtsalt märkida, et see artikkel põhineb peamiselt USA regulatiivsel domeenil. Erinevatel regulatiivsetel domeenidel on erinõuded edastatavate sageduste ja toitesätete suhtes.
Ehkki ISM-sagedusalasid on kaksteist, keskendume praegu vaid kahele neist. Enamik inimesi viitab neile sagedusaladele 2,4 GHz ja 5 GHz.
Alustame 2,4 GHz ISM sagedusalaga (2,400 GHz – 2 500 GHz). Seda väikest, rahvarohket sageduskomplekti on siiani kõige enam kasutatud, hoolimata asjaolust, et enamik sülearvuteid, nutitelefone ja tahvelarvuteid on viimastel aastatel varustatud kaheraadilistega.
Selle põhjuseks on füüsika. Üldine rusikareegel on see, et mida madalam on sagedus, seda pikem on levik ja seda parem on läbitungimine. Siin on 2 reaalse maailma näidet:
- Istud oma autos stopperituli. Keegi tõmbub teie kõrval üles, kui nende raadio valju häälega heliseb. Kui teile nende muusika muusika ei meeldi, võite rullida oma akna. Osa sellest heli on vähenenud, kuid tõenäoliselt kuulete seda bassi (madalsagedus) ikkagi väga hästi.
- Teine näide on väga spetsialiseeritud raadiosüsteem, mida sõjavägi kasutab sukeldunud allveelaevadega suhtlemiseks. Seda nimetatakse ELF-ks (eriti madala sagedusega) ja selle lainepikkus on nii pikk, et vajalik antenn võib olla miili pikk.
Olgu, nii et nüüd teame, et madalamad sagedused pakuvad suuremat leviala ja signaali paremat läbitungimist takistuste kaudu. Kui 2,4 GHz sagedusala on nii suur, kas meil on tõesti vaja 5 GHz? Vastus on jah.
2,4 GHz piirangud
Ainult 3 mittekattuvat kanalit. 2,4 GHz sagedusala jaguneb 14 kanaliks, enamik neist asuvad 5MHz kaugusel. See 5 MHz sagedus ei olnud traadita ühenduse kasutamise algusaegadel probleem. Tookordne tehnoloogia piirdus umbes 1 MB läbilaskevõimega. Siis 1990ndate lõpus sai standardiks 802.11b koos hajaspektri tehnoloogiaga.
Eeliseks on see, et see võib saavutada 11Mbps läbilaskevõime. Negatiivne külg oli see, et ta kasutas 22MHz spektrit. Nii et kui kasutate näiteks kanalit 6, siis on kanalid 4,5,7 ja 8 vähemalt kasutamiskõlbmatud. See piirang kehtib endiselt tänapäeval, sõltumata sellest, kas kasutate vanemat 802.11g või uusimat 802.11n (2,4 GHz) WiFi-seadet. See on üks olulisemaid piiranguid.
See on ülerahvastatud. See käib käsikäes eelmise piiranguga. Kuigi standardid 802.11a (5GHz) ja 802.11b (2,4GHz) vabastati, nähti kulude erinevuste tõttu ainult 802.11b toona laialdast kasutuselevõttu. Tulemuseks on see, et isegi täna kasutab suurem osa WiFi-liiklusest 2,4 GHz sagedusriba.
Seisake ükskõik millise korraliku suurusega linna keskel tänavanurgal ja käivitage WiFi skannimistarkvara. Suure tõenäosusega näete vähemalt 20 signaali; Olen näinud Washingtoni kesklinnas üle 40 inimese. Pidage nüüd meeles, et kõik need 40 signaali töötavad ainult 3 kanalil.
See on ISM-sagedusriba ja definitsiooni järgi avatud muud tüüpi seadmetele. Seal on palju muid kui WiFi-seadmeid, mis võivad häireid põhjustada: mikrolaineahjud, juhtmeta telefonid, Bluetooth-seadmed, beebimonitorid, videokaamerad, garaažiukseavajad jne.
Need asjad võivad teie võrku tõsiselt häirida ja neid on ilma spektrianalüsaatori riist- ja tarkvarata äärmiselt raske tuvastada.
Järgnevalt räägime 5 GHz sagedusalast
Traadita tehnoloogia kasutamise ergutamiseks on FCC lisaks tavalisele ISM sagedusalale (5,725–7,825 GHz) lisanud spektri UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) ribadest. Pange tähele ka seda, et erinevad reguleerivad asutused töötavad läbi 5 GHz sagedusalas saadaval oleva 195 MHz sagedusspektri lisamise protsessi.
5 GHz piirangud
Nagu me varem arutasime, ei levi kõrgemad sagedused nii kaugele ega läbista ka takistusi. Võrrelgem 2,4 GHz sagedusalaga reaalajas.
- Vabas õhus katavad 5 GHz signaalid vahemaad umbes 1/3 kuni ½.
- Kasutatav signaali kvaliteet halveneb pärast ühe siseseina läbi torgamist oluliselt, vastupidiselt umbes 3 seinale 2,4 GHz signaalide jaoks.
See toob kaasa veel ühe vähem ilmse miinuse - kulud. Mis tahes suurusega 5GHz (kahesuunalise ribaga) WiFi-võrgu juurutamise hinnasilt on vähemalt 2,5-kordne samaväärse 2,4-kordse võrgu maksumus. Teil on vaja palju rohkem pöörduspunkte, tavaliselt 2,5x3x. Lisage kaabeldus, litsentsimine, hooldus jne.
Mõned kanalid on ühiskasutuses. Konkreetsed kanalid on tähistatud kui DFS, Dynamic Frequency Selection. Need kanalid, mis asuvad UNII-2 ja 2 laiendatud sagedusalas, jagavad spektrit mõnede radarisüsteemidega, enamasti Euroopas.
Seetõttu tuleb WiFi süsteem kavandada radarimpulsside otsimiseks enne konkreetsete kanalite kasutamist. Muidugi, kui radarimpulssid tuvastatakse, keelab see need mõjutatud kanalid kohe.
5 GHz eelised
Nagu ülaltoodud tabelist selgelt näete, on kanaleid palju rohkem kui 3. Pange tähele ka kanalite vahekaugust - vähemalt 20MHz. See tähendab, et ükski kanal ei kattu; kõik on samaaegselt kasutatavad.
Palju vähem rahvarohke. Erinevalt 2,4 GHz seadmetest on 5 GHz seadmed laialt levinud alles viimase viie või kuue aasta jooksul. Infrastruktuuri uuendamine võtab ka aega. Endiselt on märkimisväärne arv ettevõtteid, mis haldavad ainult 2,4 võrku.
Väga vähe häireallikaid. Kui raadiosagedusala teatud sagedustel välja arvata, pole WiFi-ühenduse häirete tekkevõimalused eriti väikesed.
Suurem läbilaskevõime. Teoreetiliselt on mõlemad võimelised 600Mbps. Kuid praktikas ei ole see nii, sest suur osa sellest suurendatud võimest sõltub kanalite sidumisest. See on valikuline režiim, kus seade kasutab korraga mitut külgnevat kanalit. Kas mäletate varem, kuidas me arutasime tõsiasja, et sagedusalas 2,4 on saadaval ainult 3 kattuvat kanalit?
Selle tehnika puhul kasutataks 2 neist 3-st. Nii et mitte ainult ei ärritaksite naabreid, muudaksid kõik kaaskanali ja sellega külgnevate kanalite häired tõenäoliselt teie võrgu toimimise palju halvemaks. Kokkuvõtteks: ÄRGE lubage kanali sidumist 2,4 ribaga.
Välja on tulnud mõned uuemad standardid, mis kasutavad muid sagedusvahemikke. Arutame neid eelseisvas artiklis.
FCC ametliku spektrikaardi pdf: http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.PDF
Loodetavasti teile see artikkel meeldis. Arvan, et minu järgmine arutelu toimub erinevate standardite üle.
Kui teil on teemakohaseid ettepanekuid WiFi või üldise võrgunduse kohta, andke mulle sellest kommentaarides teada.