Technologie bezdrátových sítí
Z MiS
(Rozdíly mezi verzemi)
(Doplněno Wi-Fi mesh.) |
m (→MIMO a spatial streams a další technologie: Význam zkratky MIMO.) |
||
| (Není zobrazeno 9 mezilehlých verzí od 1 uživatele.) | |||
| Řádka 2: | Řádka 2: | ||
== Frekvenční pásma == | == Frekvenční pásma == | ||
| − | * Bez licence | + | * Bez licence lze pro Wi-Fi sítě či jiné účely použít vyhrazené rozsahy frekvencí (bezlicenční pásma, ISM pásma). |
| − | + | * Pro bezlicenční použití je omezen maximální vysílací výkon, který lze použít tak, aby nedocházelo k rušení jiných zařízení ve stejném pásmu. | |
| − | + | ||
| − | ** | + | ; Pro bezdrátové LAN se používají ISM pásma: |
| + | * 2,4 GHz (frekvenční rozsah 2400-2500 MHz) | ||
| + | * 5 GHz (5725-5875 MHz) | ||
| + | * 6 GHz (5925-6425 MHz v EU a 5925-7125 v USA) | ||
| + | ** Vyhrazeno pro bezdrátové sítě, nelze použít pro jiné účely. | ||
| + | ** V ČR rozsah 6425-7125 MHz pouze pro pevné spoje bod-bod, nikoli pro lokální sítě (WAS/RLAN). | ||
| + | |||
| + | <div class="Poznamka">Poznámky: | ||
| + | * Existují i další bezlicenční pásma, ale ta se nevyužívají pro Wi-Fi sítě. | ||
| + | ** Seznam je například [https://en.wikipedia.org/wiki/ISM_radio_band na Wikipedii]. | ||
* Pro vysílání v jiných pásmech je třeba udělení licence | * Pro vysílání v jiných pásmech je třeba udělení licence | ||
** V ČR uděluje [http://www.ctu.cz/informace-o-vyuzivani-radiovych-kmitoctu Český telekomunikační úřad] (ČTÚ). | ** V ČR uděluje [http://www.ctu.cz/informace-o-vyuzivani-radiovych-kmitoctu Český telekomunikační úřad] (ČTÚ). | ||
| − | + | </div> | |
| − | + | ||
| − | + | ||
=== Kanály === | === Kanály === | ||
*Pásma bývají rozdělena na menší kanály. | *Pásma bývají rozdělena na menší kanály. | ||
| − | * | + | *Pásmo 2,4 GHz: |
** šířka kanálu 20 MHz, dostupných 11 kanálů (USA), resp. 13 kanálů (non-US) | ** šířka kanálu 20 MHz, dostupných 11 kanálů (USA), resp. 13 kanálů (non-US) | ||
** Vzájemně se překrývají, současně lze bez rušení použít max. 3 kanály (1, 6, 11) | ** Vzájemně se překrývají, současně lze bez rušení použít max. 3 kanály (1, 6, 11) | ||
| Řádka 20: | Řádka 27: | ||
** kanály číslo 36-165, nepřekrývají se. | ** kanály číslo 36-165, nepřekrývají se. | ||
* Pásmo 6 GHz | * Pásmo 6 GHz | ||
| − | |||
| − | |||
** Nejvíce dostupných kanálů. | ** Nejvíce dostupných kanálů. | ||
| − | ** Aktuálně (2023) využívají standardy [[Standardy_WLAN|Wi-Fi | + | ** Aktuálně (2023) toto pásmo využívají pouze standardy [[Standardy_WLAN|Wi-Fi 6E a Wi-Fi 7]]. |
=== Vliv frekvence na přenos === | === Vliv frekvence na přenos === | ||
| Řádka 33: | Řádka 38: | ||
== Modulace a multiplex == | == Modulace a multiplex == | ||
| − | *Analogová | + | *Analogová — v počítačových sítích se většinou nepoužívá |
**AM | **AM | ||
**FM | **FM | ||
| Řádka 42: | Řádka 47: | ||
** QAM-1024 | ** QAM-1024 | ||
**... | **... | ||
| − | * Spread-spectrum | + | * Spread-spectrum — zařízení mohou měnit frekvenční kanál v čase tak, aby případné rušení v některé části pásma narušilo vysílání jen na krátkou dobu. |
**DSSS | **DSSS | ||
**FHSS | **FHSS | ||
| Řádka 52: | Řádka 57: | ||
* Toho můžeme využít k tomu, že odrazy a vysílání z různých směrů se navzájem neruší, ale mohou nést různé datové toky. | * Toho můžeme využít k tomu, že odrazy a vysílání z různých směrů se navzájem neruší, ale mohou nést různé datové toky. | ||
; MIMO | ; MIMO | ||
| + | * ''Multiple-Input Multiple-Output'' | ||
* Pokud má zařízení více antén, může každá anténa odesílat jiný datový tok. | * Pokud má zařízení více antén, může každá anténa odesílat jiný datový tok. | ||
; Spatial streams | ; Spatial streams | ||
| − | * Odrazy od stěn a dalších předmětů můžeme využít k přenosu dalších datových toků. | + | * Odrazy od stěn a dalších předmětů můžeme využít k přenosu dalších datových toků — opět za předpokladu, že máme volné antény k dispozici. |
[[Image:mimo-spatial_mimo.png]] | [[Image:mimo-spatial_mimo.png]] | ||
; Multi-user MIMO (MU-MIMO) | ; Multi-user MIMO (MU-MIMO) | ||
| Řádka 61: | Řádka 67: | ||
; Beamforming | ; Beamforming | ||
* AP může směrovat vysílací výkon směrem k zařízení za účelem vyššího dosahu. | * AP může směrovat vysílací výkon směrem k zařízení za účelem vyššího dosahu. | ||
| + | ; MLO | ||
| + | * ''Multi-Link Operation (MLO)'' | ||
| + | * Zařízení může využívat více přenosových pásem v rámci jednoho přenosu a zvýšit tak přenosovou kapacitu. | ||
== CSMA/CA == | == CSMA/CA == | ||
| Řádka 91: | Řádka 100: | ||
== Wi-Fi Mesh == | == Wi-Fi Mesh == | ||
| − | * | + | * Wi-Fi mesh systém je skupina zařízení pro přístup k bezdrátové síti (AP), které se navenek chovají jako jedna síť. |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ; Co získáme? | |
| − | * | + | * Jedno SSID pro celou síť. |
| − | * | + | * Nastavení zabezpečení a dalších parametrů (například klíč pro přístup do Wi-Fi) se nastavují centrálně a platí pro všechna zařízení — není třeba nastavovat každé zařízení zvlášť. |
| − | * | + | * AP si sama rozdělí kanály frekvenčního pásma tak, aby se navzájem nerušila — jedno ze zařízení funguje jako ''controller'' mesh sítě. |
| − | ** | + | * Pokud koncové zařízení (notebook, mobil,...) přesuneme blíže jinému AP v rámci „mesh“ sítě, zařízení bude přepojeno (''handover'') k bližšímu AP automaticky. |
| + | * Některá AP mohou být k ostatním připojena bezdrátově a nepotřebují tak přivedení UTP kabelu. Ale je to částečně na úkor přenosové rychlosti pro koncová zařízení. | ||
| + | ; Další vlastnosti: | ||
| + | * Zařízení tak mohou efektivně pokrýt celou domácnost či menší firmu a poskytnout maximální přenosovou rychlost uživatelům bez nutnosti přepínat sítě. | ||
| + | * Všechna zařízení jsou propojena (bezdrátově nebo metalickou sítí) a data tedy mohou být předána nejefektivnější možnou cestou. | ||
| + | * Zařízení se často prodávají v sestavách několika kusů, je obvykle ale možné dokoupit další a připojit je do stávající sítě. | ||
| + | * Zařízení různých výrobců obvykle kombinovat nejde a někteří výrobci mají dokonce několik navzájem nekompatibilních variant mesh systému. | ||
| + | * Mesh systémy mají obvykle menší množství nastavení než u klasických AP — část parametrů si kontroler nastavuje sám. | ||
== Zdroje == | == Zdroje == | ||
| Řádka 109: | Řádka 120: | ||
* Využití rádiového spektra ČTÚ: [https://spektrum.ctu.cz/ https://spektrum.ctu.cz/] | * Využití rádiového spektra ČTÚ: [https://spektrum.ctu.cz/ https://spektrum.ctu.cz/] | ||
* Co je Wi-Fi mesh? [https://www.expert.cz/co-je-to-wi-fi-mesh/ https://www.expert.cz/co-je-to-wi-fi-mesh/] | * Co je Wi-Fi mesh? [https://www.expert.cz/co-je-to-wi-fi-mesh/ https://www.expert.cz/co-je-to-wi-fi-mesh/] | ||
| + | * What is a mesh network? [https://support.google.com/googlenest/answer/7182746?hl=en https://support.google.com/googlenest/answer/7182746?hl=en] | ||
Aktuální verze z 30. 1. 2025, 08:07
Obsah |
Frekvenční pásma
- Bez licence lze pro Wi-Fi sítě či jiné účely použít vyhrazené rozsahy frekvencí (bezlicenční pásma, ISM pásma).
- Pro bezlicenční použití je omezen maximální vysílací výkon, který lze použít tak, aby nedocházelo k rušení jiných zařízení ve stejném pásmu.
- Pro bezdrátové LAN se používají ISM pásma
- 2,4 GHz (frekvenční rozsah 2400-2500 MHz)
- 5 GHz (5725-5875 MHz)
- 6 GHz (5925-6425 MHz v EU a 5925-7125 v USA)
- Vyhrazeno pro bezdrátové sítě, nelze použít pro jiné účely.
- V ČR rozsah 6425-7125 MHz pouze pro pevné spoje bod-bod, nikoli pro lokální sítě (WAS/RLAN).
Poznámky:
- Existují i další bezlicenční pásma, ale ta se nevyužívají pro Wi-Fi sítě.
- Seznam je například na Wikipedii.
- Pro vysílání v jiných pásmech je třeba udělení licence
- V ČR uděluje Český telekomunikační úřad (ČTÚ).
Kanály
- Pásma bývají rozdělena na menší kanály.
- Pásmo 2,4 GHz:
- šířka kanálu 20 MHz, dostupných 11 kanálů (USA), resp. 13 kanálů (non-US)
- Vzájemně se překrývají, současně lze bez rušení použít max. 3 kanály (1, 6, 11)
- Pásmo 5 GHz:
- kanály číslo 36-165, nepřekrývají se.
- Pásmo 6 GHz
- Nejvíce dostupných kanálů.
- Aktuálně (2023) toto pásmo využívají pouze standardy Wi-Fi 6E a Wi-Fi 7.
Vliv frekvence na přenos
- Vyšší frekvence:
- → Vyšší přenosová rychlost
- → Více odrazů a větší ztráty
- → Větší útlum (menší dosah)
- → Dražší zařízení
Modulace a multiplex
- Analogová — v počítačových sítích se většinou nepoužívá
- AM
- FM
- PM
- Digitální — dnes obvykle kombinace fázové a amplitudové modulace s více povolenými hodnotami signálu tak, abychom dosáhli většího počtu možných stavů:
- QAM-64
- QAM-256
- QAM-1024
- ...
- Spread-spectrum — zařízení mohou měnit frekvenční kanál v čase tak, aby případné rušení v některé části pásma narušilo vysílání jen na krátkou dobu.
- DSSS
- FHSS
- ...
MIMO a spatial streams a další technologie
- Díky pokročilým modulacím lze v moderních technologiích odlišit vysílání z různých směrů.
- Toho můžeme využít k tomu, že odrazy a vysílání z různých směrů se navzájem neruší, ale mohou nést různé datové toky.
- MIMO
- Multiple-Input Multiple-Output
- Pokud má zařízení více antén, může každá anténa odesílat jiný datový tok.
- Spatial streams
- Odrazy od stěn a dalších předmětů můžeme využít k přenosu dalších datových toků — opět za předpokladu, že máme volné antény k dispozici.
- Multi-user MIMO (MU-MIMO)
- AP může každou anténou komunikovat s jiným zařízením.
- Beamforming
- AP může směrovat vysílací výkon směrem k zařízení za účelem vyššího dosahu.
- MLO
- Multi-Link Operation (MLO)
- Zařízení může využívat více přenosových pásem v rámci jednoho přenosu a zvýšit tak přenosovou kapacitu.
CSMA/CA
- Stanice vysílá RTS
- AP odpovídá CTS
- Obsahuje informaci, jak dlouho smí stanice médium využívat.
- Ostatní stanice nesmí v této době vysílat.
- DÚ: CSMA/CA
- Již není dostupný: Projděte kapitolu 1.3.1.1 kurzu Mobility Fundamentals (použijte vyhledávač a jiné zdroje).
- Vypište si postup stanice při žádosti o sdílené médium.
- Proč nelze použít CSMA/CD?
Technologie IEEE 802.x
- PAN
- Bluetooth IEEE 802.15
- LAN (WLAN)
- IEEE 802.11
- Viz také Standardy WLAN
- MAN
- IEEE 802.11
- IEEE 802.16 (WiMAX)
- WAN
- GSM
- CDMA
- ...
- IoT: malý přenosový výkon, malá spotřeba, delší dosah
- Zigbee 802.15.4
Wi-Fi Mesh
- Wi-Fi mesh systém je skupina zařízení pro přístup k bezdrátové síti (AP), které se navenek chovají jako jedna síť.
- Co získáme?
- Jedno SSID pro celou síť.
- Nastavení zabezpečení a dalších parametrů (například klíč pro přístup do Wi-Fi) se nastavují centrálně a platí pro všechna zařízení — není třeba nastavovat každé zařízení zvlášť.
- AP si sama rozdělí kanály frekvenčního pásma tak, aby se navzájem nerušila — jedno ze zařízení funguje jako controller mesh sítě.
- Pokud koncové zařízení (notebook, mobil,...) přesuneme blíže jinému AP v rámci „mesh“ sítě, zařízení bude přepojeno (handover) k bližšímu AP automaticky.
- Některá AP mohou být k ostatním připojena bezdrátově a nepotřebují tak přivedení UTP kabelu. Ale je to částečně na úkor přenosové rychlosti pro koncová zařízení.
- Další vlastnosti
- Zařízení tak mohou efektivně pokrýt celou domácnost či menší firmu a poskytnout maximální přenosovou rychlost uživatelům bez nutnosti přepínat sítě.
- Všechna zařízení jsou propojena (bezdrátově nebo metalickou sítí) a data tedy mohou být předána nejefektivnější možnou cestou.
- Zařízení se často prodávají v sestavách několika kusů, je obvykle ale možné dokoupit další a připojit je do stávající sítě.
- Zařízení různých výrobců obvykle kombinovat nejde a někteří výrobci mají dokonce několik navzájem nekompatibilních variant mesh systému.
- Mesh systémy mají obvykle menší množství nastavení než u klasických AP — část parametrů si kontroler nastavuje sám.
Zdroje
- Kanály pásem 2,4 GHz a 5 GHz: Ekahau.com → Channel planning
- Využití rádiového spektra ČTÚ: https://spektrum.ctu.cz/
- Co je Wi-Fi mesh? https://www.expert.cz/co-je-to-wi-fi-mesh/
- What is a mesh network? https://support.google.com/googlenest/answer/7182746?hl=en
