Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Podstawy technologii bezprzewodowych - nie bój się 5 GHz

ghost666 06 Lut 2019 14:52 1806 0
  • Jeśli skupimy się na szerokich na 20 MHz kanałach w pasmie 5 GHz to umieszczenie w jednym pokoju 2000 użytkowników sieci bezprzewodowej nie wydaje się tak problematyczne jak początkowo można sądzić. W poniższym artykule zajmiemy się tym tematem dokładniej. W pierwszej kolejności przyjrzyjmy się jednak, czym są kanały i jak są rozplanowywane w sieci Wi-Fi przy częstotliwości 2,4 GHz. Ułatwi nam to zrozumienie działania systemów 5 GHz.

    Podstawy technologii bezprzewodowych - nie bój się 5 GHz
    Jak część z Was może już wiedzieć, że odpowiednie rozplanowanie kanałów w sieci Wi-Fi jest kluczowe, do poprawnego działania tego rodzaju sieci. Sieć pracująca przy 2,4 GHz wspiera trzy nienakładające się na siebie kanały o szerokości 20 MHz: 1, 6 oraz 11. Te trzy kanały wystarczą do efektywnego pokryci komórkami pomieszczenia, jak pokazano na obrazku po lewej stronie.

    Sieci bezprzewodowe są coraz bardziej głodne przepustowości i najpewniej nie ustanie to nigdy, dopóki w naszych domach nie zagoszczą w pełni holograficzne wyświetlacze. Do tego czasu inżynierowie sieci bezprzewodowych będą mieli pełne ręce roboty, tworząc nowe, coraz szybsze standardy transmisji

    Istnieją dwie możliwości poszerzenia przepustowości łącza: (1) zwiększenie przepustowości każdego z kanałów, (2) zwiększenie liczby kanałów. Pierwsza opcja jest realizowana poprzez technologie takie jak MIMO czy poprawianie modulacji lub kodowania sygnałów. Z kolei druga opcja realizowana jest na przykład w pasmie 5 GHz w U-NII - Nielicencjonowanej Narodowej Infrastruktury Informacyjnej.

    5-GHz pasmo U-NII

    Pasmo transmisji ISM wokół 2,4 GHz przeznaczone dla systemów przemysłowych, medycznych i naukowych ma taki kształt jaki ma z uwagi na regulacje prawne. Podobnie U-NII, które rozciąga się od 5,150 GHz do 5,925 GHz jest nielicencjonowane. Wykorzystuje je m.in. interfejs Wi-Fi w 802.11a, n, ac oraz ax. 11ac działa tylko w 5 GHz, aczkolwiek istnieją dwupasmowe aplikacje w tym standardzie - wtedy w 2,4 GHz działa 11n.

    W pasmie U-NII panują trochę inne zasady niż w ISM. Jest też wprowadzony inny podział na podpasma, który może być trochę mylący dla niewprawnych użytkowników sieci. Dodatkowo niektóre z pasm, jak np. U-NII-4 nie są w ogóle przez Wi-Fi wykorzystywane. Najważniejszą jednak zmianą jest to, że niektóre kanały są typu DFS, a z kolei inne non-DFS. Administratorzy sieci bezprzewodowych 5 GHz koniecznie muszą zwracać na to uwagę.

    DFS - Dynamic Frequency Selection - to system dynamicznego wybierania kanału transmisji. Niemalże wszystkie poważne sieci Wi-Fi w taki właśnie sposób odpowiadają na zewnętrzne zakłócenia. Nie wszystkie kanały w punkcie dostępowym sieci Wi-Fi (AP) muszą obsługiwać DFS. Te które DFS obsługiwać muszą to te których częstotliwość pokrywa się z pasmem radarowym.





    Kanały U-NII-1 oraz U-NII-3 są kanałami non-DFS, a kanał U-NII-2 obsługuje DFS. Ilustruje to poniższy obrazek:

    Podstawy technologii bezprzewodowych - nie bój się 5 GHz
    Alokacja kanałów w sieci IEEE802.11ac dla Ameryki Północnej


    No ale wystarczy faktów. Najciekawsze jest to, co wynika z tak dużej ilości kanałów - łącznie 25, z czego 9 non-DFS.

    Pomijając już inne różnice techniczne, to samo dziewięć kanałów non-DFS ma taką przepustowość jak cały interfejs pracujący przy 2,4 GHz. Z tyloma kanałami bez problemu można rozplanować je na danym terenie. Jak pokazywaliśmy powyżej do rozłożenia ich wystarczą trzy osobne kanały, a tutaj do dyspozycji mamy aż dziewięć... Dlatego też możemy wykorzystać tą zaletę i rozłożyć spektralnie transmisję nie na jeden, a na dwa kanały (40 MHz) efektywnie dublując przepustowość sieci. Dokładnie w ten sposób działa 802.11n.

    Łączenie kanałów to dokładnie taka prosta operacja - wykorzystanie dwóch (lub większej ilości) kanałów, by podwoić (lub zwielokrotnić jeszcze bardziej) prędkość transmisji. Wykorzystując kanały o podwójnej szerokości (40 MHz) podwajamy ich przepustowość. Mając do dyspozycji dziewięć 20-MHz kanałów w sieci, mamy cztery o szerokości 40 MHz, a to dostateczna liczba, by rozplanować ich rozłożenie. W ten oto sposób nasz AP uzyskuje dwukrotnie wyższą prędkość, nie wliczając w to kolejnych, dalszych zabiegów, które stosuje sieć 11n.

    Cztery pasma po 40 MHz to całkiem sporo, ale jak zawsze - głód przepustowości nie może nigdy być zaspokojony. Może można zrobić to jeszcze raz, by uzyskać kanały o szerokości 80 MHz?

    Można, tak właśnie robi 802.11ac, które właśnie wprowadziło 80 MHz jak i nawet 160 MHz kanały. Niestety implementacja tak szerokich kanałów nie jest trywialna i bardzo trudno uzyskać stabilną sieć W-Fi z więcej niż dwoma AP z kanałami o szerokości 80 MHz bez wykorzystywania DFS, nie mówiąc już o trudnościach z uzyskaniem kanału o szerokości 160 MHz.

    W pasmie 2,4 GHz planowanie kanałów polega jedynie na rozłożeniu, który kanał będzie działał na którym punkcie dostępowym. W przypadku sieci 5 GHz jednakże mamy jeszcze do czynienia z zagadnieniem dystrybucji kanałów, tj. z ustaleniem jakiej szerokości będą poszczególne kanały na danych AP. Obecnie większość zaawansowanych systemów Wi-Fi dobiera to automatyczne w czasie działania sieci. Dzięki temu Wi-Fi działa adaptywnie, gdyż szerokość kanałów dobierana jest w czasie rzeczywistym do warunków, liczby użytkowników etc. W momencie zmiany jednego z tych czynników, zmienia się dystrybucja kanałów. W większości wypadków automatyzacja tego nie jest problematyczna, dobrze jednakże wiedzieć, jak to działa, by być przygotowanym na serwisowanie i konfigurację systemu w niektórych wyjątkowych przypadkach.

    Co pozwala nam wrócić do samego tytułu artykułu - nie bójmy się sieci 5 GHz. Nie bójmy się także kanałów wykorzystujących DFS. W tych kanałach zawarta jest ogromna przepustowość, która tylko czeka na bycie wykorzystaną. Wymaga to jednak projektowania sieci zoptymalizowanych właśnie pod kątem pasma 5 GHz.

    Projektowanie dla 5 GHz

    A co ze wsparciem klienckim? Wsparcie dla sieci 5 GHz jak i dla technologii DFS częściej występuje w urządzeniach klienckich niż w AP. To Access Point podejmuje decyzje dotyczące rozłożenia kanałów, a klient podąża za zmianami. Wsparcie DFS dodawane jest w ten sposób 'za darmo' w urządzeniach klienckich, ale przez to testowanie AP jest bardziej pracochłonne i zajmuje więcej czasu.

    Większość klientów wspiera zatem sieci 5 GHz, tylko niewielki odsetek urządzeń w sieci będzie korzystał z 2,4 GHz. Dlatego też o wiele lepiej jest optymalizować konstrukcję sieci pod kątem pasma 5 GHz. Nie oznacza to, aby ignorować zupełnie wymagania projektowe 2,4 GHz, ale należy o nim myśleć raczej jako o wsparciu i systemie zapasowym. To prawda, ze fale 5 GHz nie przechodzą przez ściany równie dobrze co fale 2,4 GHz, jednakże w ostatnich latach zwiększyła się gęstość rozmieszczenia AP w sieciach wewnątrz budynków, a tutaj sieci 5 GHz pokazują swoje zalety - dzięki większej licznie kanałów w tym standardzie, mniejsze jest ryzyko nakładania się ich na siebie i zwiększa się wypadkowa przepustowość sieci.

    Finalnie, należy się zastanowić, czy trzeba się przejmować sygnałami radarowymi i kanałami DFS. W większości wypadków są one niewykrywalne wewnątrz pomieszczeń, jednakże jeśli projektujemy duży system, to warto w systemie zaimplementować wykrywanie tego rodzaju sygnałów, aby AP uczyły się, jakich kanałów lepiej unikać w danej lokalizacji. Jeśli aktywność radarowa w tych pasmach jest częstsza, można nawet na stałe wyłączyć te kanały.

    Duża gęstość: myśl kanałami, nie access pointami

    Naprawdę ciekawe obecnie jest to, że to, co uważa się za "sieci o średniej gęstości" staje się łatwe do implementacji. Wystarczy zdać sobie sprawę, że jest to jedynie kwestia pracy z kanałami. Na przykład w dużym audytorium. Ilu użytkowników może jednocześnie korzystać tutaj z sieci? Oczywiście zależy to od typów urządzeń klienckich i sposobu ich użycia, ale jeśli w sieci jest porządny punkt dostępowy, który może obsłużyć, powiedzmy, 100 średnio aktywnych użytkowników w jednym kanale, a jeśli się skupimy się na kanałach szerokopasmowych o szerokości 20 MHz w paśmie 5 GHz (nie pomijając trzech kanałów z pasma 2,4 GHz), uzyskanie 2000 użytkowników w jednym pomieszczeniu w sieci Wi-Fi nie wydaje się tak problematyczne.

    Do pewnego momentu, jeśli zaprojektujesz prawidłowo 5 GHz, możesz rzeczywiście rzucić AP na problem. Po tym wydarzeniu, na przykład na stadionie na 20 000 miejsc, polecam zadzwonić do zespołu Ruckus Professional Services.

    Źródło: https://www.eeweb.com/profile/jstewart-ruckus/articles/wtf-wireless-technology-fundamentals-dont-fear-the-5-ghz-band


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.