Wi-Fi sítě - vše co jste kdy chtěli vědět 1/2 - Kapitola 2

Seznam kapitol

1. Pár slov úvodem 2. Princip a prvky bezdrátových sítí 3. Útlum prostředí 4. Základní rozdělení prvků bezdrátových sítí

5. Principy zapojování aktivních prvků 6. Wi-Fi nejen v obýváku 7. Příslušenství 8. Antény

Bezdrátové sítě jsou všude kolem nás a jedničky i nuly létají vzduchem o sto šest. Pokud se chcete dozvědět i něco víc než jen základní fakta o principu Wi-Fi, jako že vám třeba umožní posedět s notebookem na záchodě a dál vesele chatovat, přečtěte si náš  rozsáhlý průvodce

Reklama

Jak již bylo v úvodu řečeno,

bezdrátové sítě používají k přenosu elektromagnetické rádiové vlnění

v širokém spektru radiových frekvencí. Bude tedy vhodné zmínit zde základní principy přenosu digitálních dat.

Wi-Fi sítě - vše co jste kdy chtěli vědět 1/2

Jednotlivé přenášené bity se musí modulovat na základní nosnou frekvenci, kterou jsou data přenášena. Z toho vyplývá, že frekvence přenášených dat musí být rozhodně menší než nosná frekvence.

O kolik konkrétně se zabývá tzv. vzorkovací teorém (f

_{n min}

= 2 * f

Z něho vyplývá, že pro nosnou frekvenci 2,4 GHz je maximální teoretická užitečná rychlost přenosu 1,2 GHz. V praxi samozřejmě nelze této rychlosti dosáhnout a spíše se uplatňují užitečné rychlosti minimálně o jeden řád nižší. Z předcházejících odstavců vyplývá, snaha výrobců hardwaru produkovat zařízení využívající vyšší frekvence – vyšší nosná frekvence znamená vyšší přenosové rychlosti a tím i vyšší atraktivitu pro uživatele.

Vybraná specifika frekvence 2,4 GHz:

- délka vlny je cca 12,5 cm,

- vlnění je z 95% pohlcováno vodou a organickými látkami (listnaté stromy, dřevo), vlnění se zcela odrazí od jakékoliv překážky větší než délka vlny.

Vybraná specifika frekvence 5 GHz:

- délka vlny je cca 6 cm, vlnění je méně pohlcováno vodou

- zcela se odrazí od jakékoliv překážky větší než délka vlny

- je náchylnější na přímou viditelnost více než vlnění na 2,4 GHz

Používané modulace

802.11 (FHSS, DSSS, OFDM)

- FHSS – Frequency Hopping Spread Spectrum
802.11 (1997 – BreezNet, max. 2 Mbps)

- DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum
802.11 (1997 – 2 Mbps, 1999 – HR/DSSS, 11 Mbps)

- OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing
802.11a (1999) a 802.11g (2003)

- PBCC – Packet Binary Convolution Coding
802.11b+ (2002) proprietální řešení firmy Texas Instruments nezahrnuté do 802.11, vychází z principů DSSS a je s ním zpětně kompatibilní, definuje cca 2 x širší pásmo.

802.16 již využívá pouze OFDM stejně tak jako 802.11a/g

FHSS

je nenáročné na zpracování signálu, avšak náchylné na správnou časovou synchronizaci. Jedná se o modulaci na principu frekvenčních proskoků – systém jednou za cca 400 ms náhodně přeskočí na jinou frekvenci, tedy celkem 79 nezávislých kanálů což má za následek vysokou odolnost proti rušení, ale také nízkou propustnost (max. 2 Mbps).

DSSS

je náročnější na zpracování signálu (rychlý sériový přenos). Všechna data jsou přenášena v jednom zhruba 22 MHz širokém kanálu (čím větší rychlost, tím větší šířka pásma). Díky masové produkci čipů v Asii se více uchytilo a FHSS se tak prakticky nepoužívá.

Zdroj smartbridges.com

OFDM

má v jednom širokém frekvenčním pásmu vytvořeno mnoho virtuálních kanálů, kde se data přenášejí najednou, ale pomaleji. Výsledkem je celkově rychlejší přenos, ale nízká odolnost proti rušení.

Výkony a limity ČTÚ

Dosah jakéhokoliv rádiového spojení je založen na jediném principu – úroveň signálu, který vyjde z výstupu vysílače, může po cestě poklesnout jen natolik, aby byla na vstupu přijímače vyšší, než je jeho citlivost (tedy schopnost ho ještě zpracovat). Úroveň signálu naštěstí nemusí po cestě jen klesat, např. zisk antén je téměř vždy kladný, a proto signál „zesilují“.

U bezdrátových sítí v bezlicenčním pásmu je při plánování bezdrátových spojů důležité omezení:

Úroveň vysílaného signálu na výstupu z antény nesmí přesáhnout určitou maximální hodnotu.

Ta je stanovena Českým telekomunikačním úřadem (ČTÚ) v tzv. Všeobecném oprávnění VO-R/12/08.2005-34.

Zdroj ctu.cz

Výkony u Wi-Fi zařízení jsou udávány stejně jako u většiny VF zařízení v dBm (decibelmiliwatt).

Výpočet dBm je dle následujícího vzorce

P_dBm= 10 log (Pw*1000)

a ten slouží pro převod Wattů na dBm

Pw je výkon vysílajícího zařízení udávaný ve wattech. Pokud má tedy přístroj výkon 1 mW, rovná se to výkonu 0 dBm; 17 dBm odpovídá výkonu 50 mW a 20 dBm pak výkonu 100 mW neboli maximální hodnotě povolené ČTU pro 2,4 GHz.

Obvyklé maximální vysílací výkony u Wi-Fi zařízení jsou 15 – 17 dBm.

Některé výrobky mají až 28 dBm např. miniPCI karta UBNT XR5.

Všechny zde uvedené výkony v mW pak jsou

EIRP

(Equivalent Isotropically Radiated Power – účinný isotropní vyzářený výkon). EIRP znamená, výkon rádiového signálu vyzářeného anténou vysílače, jako by byl vyzářen z bodového zdroje rovnoměrně ve všech směrech – izotropicky. Pokud se tedy přivede 100mW do všesměrové antény se ziskem 0 dB pak je to 100mW EIRP.

Při vytváření jakýchkoliv bezdrátových spojů je třeba brát v úvahu několik specifik bezdrátových sítí:

Předchozí