WiFi na 2.4 i 5GHz - Minitar WAP354
autor: Plexo , publikováno 22.10.2007
WiFi na 2.4 i 5GHz - Minitar WAP354

Co uděláte, když chcete komunikovat s kamarádem na opačném konci hlučné diskotéky? Vlnovou délku zvuku v této situaci nemůžete příliš použít - a budete nejspíše muset přejít na jiné "pásmo", takové, které není rušené rozhovory ani hlasitou hudbou. Pokud oba umíte například znakovou řeč, můžete si "pokecat" i při tom nejhlučnějším technu. A to je také důvod, proč se stále více lidí zajímá o WiFi ve volném pásmu 5GHz...


Bezdrátové sítě se od svého vzniku v roce 1992 pomalu ale jistě staly součástí našich životů - a jedním dechem můžeme dodat, že tento bonmot platí v České republice dvojnásob. Jsme totiž zemí bezdrátovým sítím doslova zaslíbenou. Důvod je zřejmý - v minulosti, kdy za relativně pomalou přípojku ADSL požadoval monopolní SPT Telecom od zákazníků téměř "výpalné", část uživatelů se přesunula tam, kde žádné kabely Telecomu nebyly potřeba. Vznikaly desítky WiFi sítí a pojítek a naše země se potichu stala nekorunovanou WiFi velmocí.

WiFi na 2.4 i 5GHz - Minitar WAP354

Zatímco nad střechami domů ve velkých městech se kříží spousta bezdrátových pojítek, v domech a bytech si nájemníci začali zřizovat malé domácí sítě (zejména proto, že WiFi patří dnes k notebooku stejně, jako ABS k novému autu). Některé české aglomerace dnes v nejpoužívanějším pásmu 2.4GHz vypadají jako stále ucpaná "bezdrátová dálnice D1".

Začátky WLAN

Technologie WLAN (Wireless LAN) se zrodila v roce 1992, kdy bylo shodně americkým FCC a evropským ETSI uvolněno zvláštní bezlicenční radiové subpásmo ISM (Industrial Scientific and Medical - tedy pásmo vyhrazené pro průmyslové, vědecké a lékařské potřeby) kolem kmitočtu 2,45GHz. Poznámka: V něm pracují i další zařízení (z nichž nejzajímavější jsou asi zařízení Bluetooth, pro která později vznikla samostatná norma 802.15), ale také... mikrovlnné trouby a americké bezdrátové telefony.

V roce 1997 došlo ke vzniku první normy – IEEE 801.11, která specifikovala standard bezdrátové sítě v pásmu ISM 2.45GHz a nabízela rychlosti 1 a 2 Mb/s. O tak nízkou rychlost ale nikdo neměl příliš zájem (teoretické 2 Mb/s v době 100Mb/s Ethernetu bylo opravdu málo). Proto se v roce 1999 objevily dvě specifikace na kvalitativně vyšší úrovni. Byly ráznou odpovědí na nízké přenosové rychlosti definované předchozím standardem IEEE 802.11 - jednalo se o 802.11a a 802.11b.

Začínáme na 2.4GHz

802.11b

Standard 802.11b se zrodil o něco dříve, jelikož funkční implementace v pásmu 2,4GHz, které tento standard využívá, je o něco snazší. "b"-čko nabízí přenosovou rychlost maximálně 11Mb/s a v daném frekvenčním pásmu poskytuje tři kanály "bez překryvu". Jistou nevýhodou je absence odpovídajícího zabezpečení přenosů, které následně řeší další normy a taktéž zde není zajištěna kvalita služeb (QoS). Oba nedostatky platí samozřejmě i pro 802.11a.

Systémy pracující se standardem 802.11b využívají techniky DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum - technika přímého rozprostřeného spektra).

802.11g

V roce 2003 se objevil v dnešní době asi nejpoužívanější standard 802.11g. Pracuje ve stejném pásmu jako 802.11b (2,4GHz, 3 kanály bez překryvu), ovšem nabízí rychlost až 54 Mb/s, což na druhou stranu snižuje dosah komunikace. Výhodou je zpětná kompatibilita s 802.11b, která přináší možnost vzájemné spolupráce zařízení obou standardů.

Komunikace na úrovni fyzické vrstvy probíhá s využitím OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ortogonální multiplex s kmitočtovým dělením), avšak při komunikaci se zařízeními 802.11b se využívá technologie DSSS.

Tech speak - kanály 2.4GHz

Většina sítí znalých uživatelů ví, že pro pásmo 2.4 GHz existuje třináct kanálů, na kterých lze WIFI zařízení provozovat.

Ve skutečnosti standard pro 2,4GHz (norma IEEE 802.11b) určuje mnohem více kanálů a to: 2312, 2317, 2322, 2327, 2332, 2337, 2342, 2347, 2352, 2357, 2362, 2367, 2372, 2412, 2417, 2422, 2427, 2432, 2437, 2442, 2447, 2452, 2457, 2462, 2467, 2472, 2484, 2512, 2532, 2552, 2572, 2592, 2612, 2632, 2652, 2672, 2692, 2712, 2732 (frekvence jsou v MHz) - celkem se tedy jedná o 39 kanálů! I když je WIFI pásmo definováno od 2,3 do 2,7 GHz, platná legislativa povoluje pouze jeho (zde červeně vyznačenou) část.

V oblasti 2400 až 2483,5MHz (prakticky 2412 - 2472MHz) jsou kanály od sebe vzdálené pouze 5 MHz. Vzhledem k tomu, že jeden kanál má "pracovní šířku" ideálně 20 MHz (až 24 MHz), je evidentní, že kanály se vzájemně překrývají. To znamená, že v praxi lze použít pouze tři nepřekrývající se kanály:

  • č. 1: 2412 (od 2400 do 2424 ),
  • č. 6: 2437 (od 2425 do 2449 ),
  • a kanál č. 11: 2462 (od 2450 do 2474).

Pokud se zároveň použijí v jednom místě jiné kombinace kanálů, frekvence se překrývají a dochází k vzájemnému rušení (jako když v rádiu slyšíte sousední kanál).

Už dávno je zřejmé, že možnosti nejpoužívanějších standardů 802.11b (i novějšího 802.11g) nejsou "nafukovací" a nastala situace, kdy v některých místech už spolehlivé pojítko ve volném pásmu 2.4GHz už není možné zřídit a pokud je to možné, tak poskytovatelé migrují do pásma 5 GHz, které specifikuje standard IEEE 802.11a.

Stěhujeme se na 5GHz

802.11a

Standard byl schválen již v roce 1999, avšak provozování sítí v bezlicenčním pásmu 5 GHz bylo v ČR (ale i v celé Evropské unii) dlouhou dobu omezené a to až do září 2005.

Toto zdržení částečně způsobily spory mezi evropským telekomunikačním regulátorem ETSI a standardizační autoritou IEEE. ETSI vytvořilo vlastní standard HIPERLAN/2 (High Performance Radio LAN) pracující v pásmu 5,15 –5,35 GHz. Ten je v České republice povolen s použitím zařízení o výkonu do 200mW. HIPERLAN/2 funguje podobně jako 802.11 ale implementuje deterministické přidělování práva na vysílání, zatímco 802.11 vychází v metodě přístupu z ethernetu. Bohužel - přes svůj pokrokový charakter se evropský HIPERLAN/2 u výrobců zcela propadl.

Důležité: povolení bezlicenčního provozu "5GHz WiFi" v Evropě předcházelo schválení doplňujícího standardu IEEE 802.11h, který rozšiřuje 802.11a o podporu DFS a TCP (v ČR používané zařízení zařízení by mělo projít testem dle evropské normy ETS 300 836-1).

  • Pomocí DFS (Dynamic Frequency Selection) zařízení automaticky volí volný kanál, na kterém budou pracovat a dynamicky jej mohou podle podmínek měnit.

  • Funkce TCP (Transmitter Power Control) automaticky volí vysílací výkon a optimalizuje tak využívání volného pásma.

WiFi na 2.4 i 5GHz - Minitar WAP354

Norma 802.11a specifikuje celkem 237 kanálů od 5005 do 6100MHz. Tak, jako je pásmo 2,4 GHz omezeno pouze na některé kanály, které lze používat bezlicenčně (tj. volně), je i pásmo 5 GHz rozděleno, a to takto:

  • USA (FCC): 5.18GHz~5.35GHz; 5.725GHz~5.825GHz
  • Europe (ETSI): 5.47GHz~5.725GHz
  • China: 5.725GHz~5.85GHz
  • Japan 5.15GHz~5.25GHz

I přes tato omezení, je díky větší šířce pásma možno v využít více kanálů bez toho, aby docházelo k jejich překrývání (záleží na použitém subpásmu - globálně je k dispozici 24 nepřekrývajících se kanálů).

Poznámka: je pochopitelné, že rozdílná frekvenční pásma 802.11a a 802.11b znemožňují jejich přímou spolupráci - je však možné používat přístroje, které pracují zároveň v pásmech 2.4 i 5GHz (takovým přístrojem je i testovaný Minitar WAP354).

Typ802.11b802.11g802.11a
Frekvence [GHz]2,412 - 2,4842,412 - 2,4845,150 - 5,250
5,250 - 5,350
a
5,450 - 5,725
Teoretická přenosová rychlost [Mbit/s]115454
Reálná uživatelská rychlost [Mbit/s]až 6až 25až 25
Typ rozprostřeného spektraDSSS OFDM/DSSS OFDM

Standard IEEE 802.11a používá modulaci OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing, která má v jednom širokém frekvenčním pásmu vytvořeno mnoho virtuálních kanálů, kde se data přenášejí najednou, ale pomaleji - výsledkem je celkově rychlejší přenos.

5GHz nově = 802.11h

Nově vyvíjený standard 802.11h je stručně řečeno 802.11a doplněné přesně o již zmíněné chybějící služby DFS a TPC. Zařízení dle standardu 802.11h má být zpětně kompatibilní s 802.11a, můžete jej prostě provozovat v síti s přístupovými body v 802.11a.

Právní a technický rámec provozování WiFi na 5GHz

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.

Výkony u Wi-Fi zařízení jsou udávány stejně jako u většiny VF zařízení v dBm (decibelmiliwatt). Výpočet dBm je dle následujícího vzorce:

PdBm= 10 log (Pw*1000).

Pw je výkon ve wattech. Pokud má tedy zařízení výkon 1 mW, rovná se to výkonu 0 dBm; 17 dBm odpovídá výkonu 50 mW a 20 dBm pak výkonu 100 mW. Obvyklé maximální vysílací výkony u Wi-Fi zařízení jsou 15 – 18dBm. Některé výrobky mají až 26 dBm.

e.i.r.p.

Všechny zde uvedené výkony v mW pak jsou uváděné jako 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.

V Evropské unii jsou však povolena jen některá pásma dle tabulky v závislosti na vyzářeném výkonu

skupina

pásmo

vyzářený výkon

další podmínky

a 2400–2483,5 MHz 100 mW e.i.r.p.  
b 5150–5250 MHz

200 mW střední e.i.r.p

pouze pro použití uvnitř budovy
c 5250–5350 MHz

200 mW střední e.i.r.p.

 
d 5470–5725 MHz 1 W střední e.i.r.p.

maximální střední e.i.r.p.
je 50mW /MHz v libovolném 1MHz

Přidělení frekvenčních pásem. Zdroj: ČTÚ



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
191 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 91.5Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.