Technologie bezdrátových sítí
Z MiS
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
