Bazele WiFi Partea 1: Frecvențe și canale
- Categorie: Reţea
În 1947, Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (UIT), o agenție a ONU, a desemnat anumite benzi ale spectrului RF drept ISM. Ideea era să existe un standard internațional de frecvențe care erau rezervate echipamentelor industriale, științifice și medicale. În mod ironic, telecomunicațiile nu erau scopul inițial.
Înainte de a discuta despre detalii, vreau doar să notez că acest articol se va baza în primul rând pe domeniul de reglementare al SUA. Domenii de reglementare diferite au cerințe specifice cu privire la frecvențele transmise și setările de putere.
Deși există douăsprezece benzi ISM, deocamdată ne vom concentra doar pe două dintre ele. Majoritatea oamenilor se referă la ele ca la benzile de 2,4 GHz și 5 GHz.
Să începem cu banda ISM de 2,4 GHz (2,400 GHz-2,500 GHz). Acest set de frecvențe mici și aglomerate este de departe cel mai intens utilizat, în ciuda faptului că majoritatea laptopurilor, smartphone-urilor și tabletelor au fost echipate cu radio duală în ultimii ani.
Motivul pentru asta este fizica. Regula generală este că frecvența este mai mică, cu atât este mai lungă propagarea și cu atât este mai bună penetrarea. Iată 2 exemple din lumea reală:
- Stai în mașina ta la un far de oprire. Cineva se apropie de tine, cu radio-ul tău zgomotos. Dacă nu vă place gustul lor în muzică, s-ar putea să vă derulați fereastra. O parte din acest sunet este redus, dar probabil că veți auzi în continuare foarte bine basul (frecvența joasă).
- Un alt exemplu este un sistem radio foarte specializat folosit de militari pentru a comunica cu submarinele scufundate. Se numește ELF (Frecvență extrem de joasă) și are o lungime de undă atât de lungă încât antena necesară poate avea o lungime de kilometri.
Bine, așa că acum știm că frecvențele joase oferă o suprafață mai mare de acoperire și o mai bună penetrare a semnalului prin obstacole. Dacă banda de 2,4 GHz este atât de mare, avem într-adevăr nevoie de 5 GHz? Raspunsul este da.
Limitări de 2,4 GHz
Doar 3 canale care nu se suprapun. Banda de 2,4 GHz este împărțită în 14 canale, cele mai multe dintre ele fiind la 5 MHz. Spațiul de 5 MHz nu a fost o problemă în primele zile ale utilizării wireless. Tehnologia la acea vreme era limitată la aproximativ 1Mpbs de debit. Apoi, la sfârșitul anilor 1990, 802.11b cu tehnologia sa cu spectru răspândit a devenit standard.
Avantajul este că ar putea atinge un debit de 11 Mbps. Dezavantajul a fost că a folosit 22MHz din spectru. Deci, de exemplu, utilizați canalul 6, atunci cel puțin, canalele 4,5,7 și 8 sunt inutilizabile. Această limitare se aplică și astăzi, indiferent dacă utilizați 802.11g mai vechi sau cele mai noi echipamente WiFi 802.11n (2.4GHz). Aceasta este una dintre cele mai semnificative limitări.
Este supraaglomerat. Aceasta merge mână în mână cu limitarea anterioară. Deși standardele 802.11a (5GHz) și 802.11b (2.4GHz) au fost lansate, din cauza diferențelor de costuri, doar 802.11b a cunoscut o adopție pe scară largă la acea vreme. Rezultatul este că, chiar și astăzi, majoritatea traficului WiFi folosește banda de 2,4 GHz.
Stai într-un colț al străzii din orice oraș de dimensiuni decente și rulează software de scanare WiFi. După toate probabilitățile, veți vedea cel puțin 20 de semnale; Am văzut peste 40 de ani în centrul Washington DC. Acum amintiți-vă că toate cele 40 de semnale funcționează pe doar 3 canale.
Este o bandă ISM și, prin definiție, deschisă altor tipuri de dispozitive. Există multe dispozitive non-WiFi care au potențialul de a provoca interferențe: cuptoare cu microunde, telefoane fără fir, dispozitive Bluetooth, monitoare pentru bebeluși, camere video, deschizători de uși pentru garaj etc.
Aceste lucruri pot perturba sever rețeaua dvs. și sunt extrem de dificil de detectat fără hardware și software specializat pentru analizorul de spectru.
În continuare, vom vorbi despre trupa 5GHz
În plus față de banda standard ISM (5.725-7.825GHz), FCC a adăugat spectru din benzile UNII (Infrastructura Națională de Informații Neclicențiate) pentru a stimula utilizarea tehnologiei wireless. De asemenea, rețineți că diferitele agenții de reglementare lucrează prin procesul de adăugare a 195MHz de spectru disponibil în intervalul 5GHz.
Limitări 5GHz
După cum am discutat anterior, frecvențele mai înalte nu se propagă nici pe departe, nici nu pătrund obstacole. Să ne comparăm cu banda de 2,4 GHz în lumea reală.
- În aer liber, semnalele de 5 GHz vor acoperi aproximativ 1/3 până la ½ distanță.
- Calitatea semnalului utilizabil se va degrada foarte mult după perforarea unui perete interior, spre deosebire de aproximativ 3 pereți pentru semnale de 2,4 GHz.
Acest lucru duce la un alt dezavantaj mai puțin evident, costul. Eticheta de preț pentru a implementa o rețea WiFi de 5 GHz (bine, cu bandă dublă) de orice dimensiune este de cel puțin 2,5 ori mai mare decât costul unei rețele echivalente cu doar 2,4. Aveți nevoie de mult mai multe puncte de acces, de obicei 2,5x până la 3x. Adăugați cablul, licențele, întreținerea etc.
Unele canale sunt în comun. Canalele specifice sunt desemnate ca DFS, selecția dinamică a frecvenței. Aceste canale, amplasate în benzile extinse UNII-2 și -2, împart spectrul cu unele sisteme radar, în mare parte în Europa.
Din această cauză, sistemul WiFi trebuie să fie proiectat pentru a scana impulsurile radarului înainte de a utiliza canalele speciale. Desigur, dacă sunt detectate impulsuri radar, dezactivează imediat acele canale afectate.
Avantaje 5GHz
După cum se poate vedea în graficul de mai sus, există mult mai mult de 3 canale. Observați, de asemenea, distanțarea canalelor - cel puțin 20 MHz. Aceasta înseamnă că niciun canal nu se suprapune; toate sunt utilizate simultan.
Mult mai puțin aglomerat. Spre deosebire de dispozitivele de 2,4 GHz, dispozitivele 5GHz au devenit distribuite pe scară largă în ultimii cinci sau șase ani. Există și faptul că este nevoie de timp pentru modernizarea unei infrastructuri. Există încă un număr semnificativ de companii care rulează doar 2.4 rețele.
Foarte puține surse de interferență. Cu excepția radarului menționat pe anumite frecvențe, șansele de interferență non-WiFi sunt extrem de mici.
Capacitate mai mare de capacitate. Teoretic ambele sunt capabile de 600Mbps. Cu toate acestea, în practică, acest lucru nu este cazul, deoarece o mare parte din această capacitate sporită depinde de legarea canalelor. Acesta este un mod opțional în care dispozitivul utilizează simultan mai multe canale adiacente. Vă amintiți mai devreme cum am discutat despre faptul că există doar 3 canale care nu se suprapun disponibile în banda 2.4?
Această tehnică ar folosi 2 dintre cele 3. Deci, nu numai că ți-ai irita într-adevăr vecinii, toată interferența dintre canalul și canalul adiacent ar face probabil rețeaua ta mult mai rea. Pentru a rezuma, NU activați legarea canalului în banda 2.4.
Există câteva standarde mai noi care utilizează alte intervale de frecvență. Le vom discuta într-un articol care urmează.
Pentru un pdf al hărții spectrale oficiale a FCC: http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.PDF
Sper că v-a plăcut acest articol. Cred că următoarea mea va fi o discuție despre diferitele standarde.
Dacă aveți o sugestie de subiect referitoare la WiFi sau rețeaua generală, anunțați-mă în comentarii.