Co je wi-fi 802.11 n. Wi-Fi standardy. Bezdrátové standardy
Při nákupu 5GHz routeru slovo DualBand odvádí naši pozornost od důležitější podstaty, Wi-Fi standardu, který využívá 5GHz nosič. Na rozdíl od standardů využívajících nosnou 2,4 GHz, které jsou již dlouho známé a srozumitelné, lze zařízení 5 GHz používat ve spojení s 802.11n popř. 802.11ac standardy (dále A.C. standard a N standard).Skupina Wi-Fi standardů IEEE 802.11 se vyvíjela poměrně dynamicky, od IEEE 802.11a, který poskytoval rychlosti až 2 Mbit/s, přes 802.11b a 802.11g, které dávaly rychlosti až 11 Mbit/s A 54 Mbit/s respektive. Pak přišel standard 802.11n nebo jednoduše standard n. N-standard byl skutečným průlomem, protože nyní prostřednictvím jedné antény bylo možné přenášet provoz rychlostí v té době nepředstavitelnou 150 Mbit. Toho bylo dosaženo použitím pokročilých kódovacích technologií (MIMO), pečlivějším zvážením vlastností šíření RF vln, technologií dvojité šířky kanálu, nestatickým ochranným intervalem definovaným takovým konceptem, jako je modulační index a kódovací schémata.
Provozní principy 802.11n
Již známé 802.11n lze použít v jednom ze dvou pásem: 2,4 GHz a 5,0 GHz. Na fyzické úrovni, kromě zlepšeného zpracování signálu a modulace, schopnost současně přenášet signál skrz čtyři antény, pokaždé můžete přeskočit anténu až 150 Mbit/s, tj. To je teoreticky 600 Mbit. Pokud však vezmeme v úvahu, že anténa současně pracuje buď pro příjem, nebo pro vysílání, nepřekročí rychlost přenosu dat v jednom směru 75 Mbit/s na anténu.Vícenásobný vstup/výstup (MIMO)
Poprvé se podpora této technologie objevila ve standardu 802.11n. MIMO je zkratka pro Multiple Input Multiple Output, což znamená vícekanálový vstup a vícekanálový výstup.Pomocí technologie MIMO je realizována schopnost současně přijímat a vysílat více datových toků prostřednictvím několika antén, nikoli pouze jednou.
Standard 802.11n definuje různé konfigurace antény od "1x1" po "4x4". Možné jsou i asymetrické konfigurace, například „2x3“, kde první hodnota udává počet vysílacích a druhá počet přijímacích antén.
Je zřejmé, že maximální přenosové rychlosti příjmu lze dosáhnout pouze při použití schématu „4x4“. Ve skutečnosti počet antén sám o sobě nezvyšuje rychlost, ale umožňuje různé pokročilé metody zpracování signálu, které jsou automaticky vybírány a aplikovány zařízením, včetně na základě konfigurace antény. Například schéma 4x4 s modulací 64-QAM poskytuje rychlosti až 600 Mbit/s, schéma 3x3 a 64-QAM poskytuje rychlost až 450 Mbit/s a schémata 1x2 a 2x3 až 300 Mbit/s.
Šířka pásma kanálu 40 MHz
Vlastnosti standardu 802.11n je dvojnásobná šířka kanálu 20 MHz, tzn. 40 MHz.Schopnost podporovat 802.11n zařízeními pracujícími na 2,4GHz a 5GHz nosičích. Zatímco 802.11b/g pracuje pouze na 2,4 GHz, 802.11a pracuje na 5 GHz. Ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz je pro bezdrátové sítě k dispozici pouze 14 kanálů, z nichž prvních 13 je povoleno v CIS s intervaly 5 MHz mezi nimi. Zařízení používající standard 802.11b/g používají 20 MHz kanály. Ze 13 kanálů se 5 protíná. Aby se zabránilo vzájemnému rušení mezi kanály, je nutné, aby jejich pásma byla od sebe vzdálena 25 MHz. Tito. Pouze tři kanály v pásmu 20 MHz se nebudou překrývat: 1, 6 a 11.Provozní režimy 802.11n
Standard 802.11n umožňuje provoz ve třech režimech: High Throughput (čistý 802.11n), Non-High Throughput (plně kompatibilní s 802.11b/g) a High Throughput Mixed (smíšený režim).Vysoká propustnost (HT) - režim vysoké propustnosti.
Přístupové body 802.11n používají režim vysoké propustnosti. Tento režim absolutně vylučuje kompatibilitu s předchozími standardy. Tito. zařízení, která nepodporují standard n, se nebudou moci připojit. Non-High Throughput (Non-HT) – režim s nízkou propustností Aby bylo možné připojit starší zařízení, jsou všechny rámce odesílány ve formátu 802.11b/g. Tento režim využívá šířku kanálu 20 MHz pro zajištění zpětné kompatibility. Při použití tohoto režimu jsou data přenášena rychlostí podporovanou nejpomalejším zařízením připojeným k tomuto přístupovému bodu (nebo Wi-Fi routeru).
High Throughput Mixed - smíšený režim s vysokou propustností. Smíšený režim umožňuje zařízení pracovat současně na standardech 802.11n a 802.11b/g. Poskytuje zpětnou kompatibilitu pro starší zařízení a zařízení používající standard 802.11n. Zatímco však staré zařízení přijímá a vysílá data, starší zařízení podporující 802.11n čeká, až na něj přijde řada, a to má vliv na rychlost. Je také zřejmé, že čím více provozu prochází standardem 802.11b/g, tím méně výkonu může zařízení 802.11n vykazovat v režimu High Throughput Mixed.
Modulační index a schémata kódování (MCS)
Standard 802.11n definuje pojem „Schéma modulace a kódování“. MCS je jednoduché celé číslo přiřazené volbě modulace (celkem je 77 možných možností). Každá možnost definuje typ RF modulace (Type), kódovací rychlost (Coding Rate), ochranný interval (Short Guard Interval) a hodnoty datové rychlosti. Kombinace všech těchto faktorů určuje skutečnou fyzickou (PHY) přenosovou rychlost dat v rozmezí od 6,5 Mbps do 600 Mbps (této rychlosti lze dosáhnout využitím všech možných možností standardu 802.11n).Některé hodnoty indexu MCS jsou definovány a zobrazeny v následující tabulce:
Pojďme dešifrovat hodnoty některých parametrů.
Krátký ochranný interval SGI (Short Guard Interval) určuje časový interval mezi přenášenými symboly. Zařízení 802.11b/g používají ochranný interval 800 ns, zatímco zařízení 802.11n mají možnost použít ochranný interval pouze 400 ns. Krátký ochranný interval (SGI) zvyšuje rychlost přenosu dat o 11 procent. Čím kratší je tento interval, tím větší množství informací lze přenést za jednotku času, nicméně přesnost definice znaků klesá, takže vývojáři standardu zvolili optimální hodnotu tohoto intervalu.
Hodnoty MCS od 0 do 31 určují typ modulace a schéma kódování, které bude použito pro všechny streamy. Hodnoty MCS 32 až 77 popisují smíšené kombinace, které lze použít k modulaci dvou až čtyř streamů.
Přístupové body 802.11n musí podporovat hodnoty MCS od 0 do 15, zatímco stanice 802.11n musí podporovat hodnoty MCS od 0 do 7. Všechny ostatní hodnoty MCS, včetně těch, které jsou spojeny s kanály o šířce 40 MHz, Short Guard Interval (SGI) , jsou volitelné a nemusí být podporovány.
Vlastnosti standardu AC
V reálných podmínkách nebyl žádný standard schopen dosáhnout maxima svého teoretického výkonu, protože signál je ovlivněn mnoha faktory: elektromagnetickým rušením domácích spotřebičů a elektroniky, překážkami v cestě signálu, odrazy signálu a dokonce i magnetickými bouřemi. Výrobci proto nadále pracují na vytváření ještě efektivnějších verzí standardu Wi-Fi, vhodnějších nejen pro domácí, ale i aktivní kancelářské použití a také budování rozšířených sítí. Díky této touze se nejnověji zrodila nová verze IEEE 802.11 - 802.11ac (nebo jednoduše AC standard).V novém standardu není příliš zásadních rozdílů od N, ale všechny jsou zaměřeny na zvýšení propustnosti bezdrátového protokolu. V podstatě se vývojáři rozhodli zlepšit výhody standardu N. Nejvýraznější je rozšíření MIMO kanálů z maximálně tří na osm. To znamená, že již brzy budeme moci v obchodech vidět bezdrátové routery s osmi anténami. A osm antén je teoretické zdvojnásobení kapacity kanálu na 800 Mbit/s, nemluvě o případných šestnáctianténních zařízeních.
Zařízení 802.11abg pracují na 20 MHz kanálech, zatímco čistý N používá 40 MHz kanály. Nový standard stanoví, že AC routery mají kanály na 80 a 160 MHz, což znamená zdvojnásobení a čtyřnásobení kanálu s dvojnásobnou šířkou.
Za zmínku stojí vylepšená implementace technologie MIMO poskytované ve standardu - technologie MU-MIMO. Starší verze protokolů kompatibilních s N podporovaly poloduplexní přenos paketů ze zařízení na zařízení. To znamená, že v okamžiku, kdy je paket přenášen jedním zařízením, mohou ostatní zařízení pracovat pouze na příjmu. Pokud se tedy jedno ze zařízení připojí k routeru pomocí starého standardu, ostatní budou pracovat pomaleji kvůli delší době, kterou trvá přenos paketů do zařízení používajícího starý standard. To může způsobit špatný výkon bezdrátové sítě, pokud je k ní připojeno mnoho takových zařízení. Technologie MU-MIMO řeší tento problém vytvořením víceproudového přenosového kanálu, při jehož použití ostatní zařízení nečekají, až na ně přijde řada. Ve stejný čas AC router musí být zpětně kompatibilní s předchozími standardy.
Nicméně je tu samozřejmě moucha. V současné době drtivá většina notebooků, tabletů a smartphonů nepodporuje nejen standard AC Wi-Fi, ale není schopna ani pracovat na 5 GHz nosné. Tito. a 802.11n na 5GHz jim není k dispozici. Také sebe AC routery a přístupové body mohou být několikanásobně dražší než routery navržené pro použití standardu 802.11n.
O novém bezdrátovém standardu IEEE 802.11n se mluví již několik let. Je to pochopitelné, protože jednou z hlavních nevýhod stávajících standardů bezdrátové komunikace IEEE 802.11a/b/g je příliš nízká rychlost přenosu dat. Teoretická propustnost protokolů IEEE 802.11a/g je skutečně pouze 54 Mbit/s a skutečná rychlost přenosu dat nepřesahuje 25 Mbit/s. Nový standard bezdrátové komunikace IEEE 802.11n by měl poskytovat přenosové rychlosti až 300 Mbit/s, což vypadá v porovnání s 54 Mbit/s velmi lákavě. Skutečná rychlost přenosu dat ve standardu IEEE 802.11n, jak ukazují výsledky testů, samozřejmě nepřesahuje 100 Mbit/s, ale i v tomto případě je skutečná rychlost přenosu dat čtyřikrát vyšší než u standardu IEEE 802.11g . Standard IEEE 802.11n ještě nebyl definitivně přijat (mělo by se tak stát do konce roku 2007), ale téměř všichni výrobci bezdrátových zařízení již začali vyrábět zařízení kompatibilní s předběžnou verzí standardu IEEE 802.11n.
V tomto článku se podíváme na základní ustanovení nového standardu IEEE 802.11n a jeho hlavní odlišnosti od standardů 802.11a/b/g.
O standardech bezdrátové komunikace 802.11a/b/g jsme již na stránkách našeho magazínu poměrně podrobně hovořili. V tomto článku je proto nebudeme podrobně popisovat, ale aby byly zřejmé hlavní rozdíly mezi novým standardem a jeho předchůdci, budeme si muset udělat výtah z dříve publikovaných článků na toto téma.
Vzhledem k historii standardů bezdrátové komunikace používaných k vytváření bezdrátových místních sítí (WLAN) je pravděpodobně vhodné připomenout standard IEEE 802.11, který, i když se již nenachází ve své čisté podobě, je předchůdcem všech ostatních standardů bezdrátové komunikace pro sítě. WLAN.
standard IEEE 802.11
Standard 802.11 umožňuje použití frekvenčního rozsahu od 2400 do 2483,5 MHz, tj. širokého rozsahu 83,5 MHz rozděleného do několika frekvenčních subkanálů.
Standard 802.11 je založen na technologii šíření spektra (Spread Spectrum, SS), z čehož vyplývá, že původně úzkopásmový (z hlediska šířky spektra) užitečný informační signál je během přenosu přeměněn tak, že jeho spektrum je mnohem širší než spektrum původního signálu. Současně s rozšiřováním spektra signálu dochází k redistribuci spektrální energetické hustoty signálu – energie signálu je také „rozprostřena“ napříč spektrem.
Protokol 802.11 využívá technologii DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Jeho podstata spočívá v tom, že pro rozšíření spektra původně úzkopásmového signálu je do každého přenášeného informačního bitu zabudována čipová sekvence, což je sekvence obdélníkových impulsů. Je-li doba trvání jednoho pulsu čipu n krát kratší než doba trvání informačního bitu, pak bude šířka spektra převáděného signálu n krát šířka spektra původního signálu. V tomto případě se amplituda přenášeného signálu sníží o n jednou.
Čipové sekvence vložené do informačních bitů se nazývají šumové kódy (PN-sekvence), což zdůrazňuje skutečnost, že výsledný signál se stává šumovým a je obtížné jej odlišit od přirozeného šumu.
Je jasné, jak rozšířit spektrum signálu a učinit jej k nerozeznání od přirozeného šumu. K tomu v zásadě můžete použít libovolnou (náhodnou) sekvenci čipů. Nabízí se však otázka, jak takový signál přijímat. Pokud se totiž stane šumovým, pak z něj izolovat užitečný informační signál není tak snadné, ne-li nemožné. Nicméně to lze provést, ale k tomu musíte odpovídajícím způsobem vybrat pořadí čipů. Sekvence čipů používané k rozšíření spektra signálu musí splňovat určité požadavky na autokorelaci. V matematice se autokorelace týká míry, do jaké je funkce podobná sama sobě v různých okamžicích. Pokud zvolíte sekvenci čipů, pro kterou bude mít autokorelační funkce výrazný vrchol pouze pro jeden časový okamžik, pak lze takový informační signál rozlišit na úrovni šumu. K tomu se přijímaný signál vynásobí sekvencí čipů v přijímači, to znamená, že se vypočítá autokorelační funkce signálu. V důsledku toho se signál opět stává úzkopásmovým, takže je filtrován v úzkém frekvenčním pásmu rovnajícím se dvojnásobku přenosové rychlosti. Jakékoli rušení, které spadá do pásma původního širokopásmového signálu, se po vynásobení sekvencí čipu naopak stává širokopásmovým a je odříznuto filtry a jen část rušení spadá do úzkého informačního pásma jeho síla je výrazně; menší než rušení působící na vstupu přijímače.
Existuje poměrně mnoho sekvencí čipů, které splňují zadané požadavky na autokorelaci, ale nás zajímají zejména tzv. Barkerovy kódy, protože se používají v protokolu 802.11. Barkerovy kódy mají mezi známými pseudonáhodnými sekvencemi nejlepší vlastnosti podobné šumu, což vedlo k jejich širokému použití. Rodina protokolů 802.11 používá Barkerův kód, který je dlouhý 11 čipů.
Za účelem přenosu signálu je informační sekvence bitů v přijímači přidána modulo 2 (mod 2) s 11čipovým Barkerovým kódem pomocí brány XOR (exclusive OR). Logická jednička je tedy přenášena přímou Barkerovou sekvencí a logická nula inverzní sekvencí.
Standard 802.11 poskytuje dva rychlostní režimy – 1 a 2 Mbit/s.
Při informační rychlosti 1 Mbit/s je rychlost jednotlivých čipů Barker sekvence 11x106 čipů za sekundu a šířka spektra takového signálu je 22 MHz.
Vzhledem k tomu, že šířka frekvenčního rozsahu je 83,5 MHz, zjistíme, že se do tohoto frekvenčního rozsahu vejdou celkem tři nepřekrývající se frekvenční kanály. Celý frekvenční rozsah je však obvykle rozdělen do 11 překrývajících se frekvenčních kanálů po 22 MHz, vzdálených od sebe 5 MHz. Například první kanál zaujímá frekvenční rozsah od 2400 do 2423 MHz a je vystředěn vzhledem k frekvenci 2412 MHz. Druhý kanál je vystředěn vzhledem k frekvenci 2417 MHz a poslední, 11. kanál je vystředěn vzhledem k frekvenci 2462 MHz. Při tomto pohledu se kanály 1, 6 a 11 navzájem nepřekrývají a mají vůči sobě mezeru 3 MHz. Právě tyto tři kanály lze používat nezávisle na sobě.
Pro modulaci sinusového nosného signálu při datové rychlosti 1 Mbit/s se používá relativní binární fázová modulace (DBPSK).
V tomto případě dochází ke kódování informace v důsledku fázového posunu sinusového signálu vzhledem k předchozímu stavu signálu. Binární fázová modulace poskytuje dvě možné hodnoty fázového posunu - 0 a p. Pak lze vysílat logickou nulu pomocí soufázového signálu (fázový posun je 0) a logickou jedničku lze vysílat signálem, který je fázově posunut o p.
Informační rychlost 1 Mbit/s je povinná ve standardu IEEE 802.11 (Basic Access Rate), ale volitelně je možná rychlost 2 Mbit/s (Enhanced Access Rate). Pro přenos dat touto rychlostí se používá stejná technologie DSSS s 11čipovými Barkerovými kódy, ale k modulaci nosné vlny se používá klíč diferenciálního kvadraturního fázového posunu.
Na závěr s ohledem na fyzickou vrstvu protokolu 802.11 podotýkáme, že při informační rychlosti 2 Mbit/s zůstává rychlost jednotlivých čipů sekvence Barker stejná, tedy 11x106 čipů za sekundu, a tedy šířka spektra přenášeného signálu se nemění.
standard IEEE 802.11b
Standard IEEE 802.11 byl nahrazen standardem IEEE 802.11b, který byl přijat v červenci 1999. Tento standard je jakousi nadstavbou základního protokolu 802.11 a kromě rychlostí 1 a 2 Mbit/s poskytuje rychlosti 5,5 a 11 Mbit/s, k čemuž slouží tzv. doplňkové kódy (Complementary Code Keying, CCK) Jsou používány.
Doplňkové kódy neboli CCK sekvence mají tu vlastnost, že součet jejich autokorelačních funkcí pro jakýkoli cyklický posun jiný než nula je vždy nula, takže je lze stejně jako Barkerovy kódy použít k rozpoznání signálu z pozadí šumu.
Hlavní rozdíl mezi CCK sekvencemi a dříve diskutovanými Barkerovými kódy je v tom, že neexistuje přesně definovaná sekvence, přes kterou lze zakódovat buď logickou nulu nebo jedničku, ale celá sada sekvencí. Tato okolnost umožňuje zakódovat několik informačních bitů do jednoho přenášeného symbolu a tím zvýšit rychlost přenosu informace.
Standard IEEE 802.11b se zabývá komplexními komplementárními 8čipovými sekvencemi definovanými na sadě komplexních prvků nabývajících hodnot (1, –1, +j, –j}.
Reprezentace komplexního signálu je pohodlný matematický nástroj pro reprezentaci fázově modulovaného signálu. Sekvenční hodnota rovna 1 tedy odpovídá signálu ve fázi se signálem generátoru a sekvenční hodnota rovna –1 odpovídá protifázovému signálu; sekvenční hodnota rovná j- signál fázově posunutý o p/2 a hodnota je rovna – j, - fáze signálu posunuta o –p/2.
Každý prvek sekvence CCK je komplexní číslo, jehož hodnota je určena pomocí poměrně složitého algoritmu. Existuje celkem 64 sad možných CCK sekvencí, přičemž výběr každé je určen sekvencí vstupních bitů. Pro jednoznačný výběr jedné sekvence CCK je zapotřebí šest vstupních bitů. Protokol IEEE 802.11b tedy používá při kódování každého znaku jednu z 64 možných osmibitových sekvencí CKK.
Při rychlosti 5,5 Mbit/s jsou v jednom symbolu současně zakódovány 4 bity dat a při rychlosti 11 Mbit/s - 8 bitů dat. V obou případech je symbolická přenosová rychlost 1,385 x 106 symbolů za sekundu (11/8 = 5,5/4 = 1,385) a vezmeme-li v úvahu, že každý znak je specifikován 8čipovou sekvencí, zjistíme, že v obou případech přenos rychlost jednotlivých žetonů je 11x106 žetonů za sekundu. V souladu s tím je šířka spektra signálu při rychlostech 11 i 5,5 Mbit/s 22 MHz.
standard IEEE 802.11g
Standard IEEE 802.11g přijatý v roce 2003 je logickým vývojem standardu 802.11b a zahrnuje přenos dat ve stejném frekvenčním rozsahu, ale vyšší rychlostí. 802.11g je navíc plně kompatibilní s 802.11b, což znamená, že jakékoli zařízení 802.11g musí být schopné pracovat se zařízeními 802.11b. Maximální rychlost přenosu dat ve standardu 802.11g je 54 Mbit/s.
Při vývoji standardu 802.11g byly uvažovány dvě konkurenční technologie: metoda ortogonálního frekvenčního dělení OFDM, vypůjčená ze standardu 802.11a a navržená společností Intersil, a metoda konvolučního kódování binárních paketů PBCC, navržená společností Texas Instruments. Výsledkem je, že standard 802.11g obsahuje kompromisní řešení: jako základní technologie jsou použity technologie OFDM a CCK a je zajištěno volitelné použití technologie PBCC.
Myšlenka konvolučního kódování (Packet Binary Convolutional Coding, PBCC) je následující. Příchozí sekvence informačních bitů je konvertována v konvolučním kodéru tak, že každý vstupní bit odpovídá více než jednomu výstupnímu bitu. To znamená, že konvoluční kodér přidává k původní sekvenci určité nadbytečné informace. Pokud například každý vstupní bit odpovídá dvěma výstupním bitům, pak mluvíme o konvolučním kódování s rychlostí r= 1/2. Pokud každé dva vstupní bity odpovídají třem výstupním bitům, pak to budou 2/3.
Jakýkoli konvoluční kodér je postaven na základě několika postupně zapojených paměťových buněk a hradel XOR. Počet paměťových buněk určuje počet možných stavů kodéru. Pokud například konvoluční kodér používá šest paměťových buněk, pak kodér ukládá informace o šesti předchozích stavech signálu a při zohlednění hodnoty vstupního bitu získáme, že takový kodér využívá sedm bitů vstupní sekvence. Takový konvoluční kodér se nazývá sedmistavový kodér ( K = 7).
Výstupní bity generované konvolučním kodérem jsou určeny operacemi XOR mezi hodnotami vstupního bitu a bity uloženými v paměťových buňkách, to znamená, že hodnota každého generovaného výstupního bitu nezávisí pouze na příchozím informačním bitu, ale také na několika předchozích bitech.
Technologie PBCC využívá sedmistavové konvoluční kodéry ( K= 7) s rychlostí r = 1/2.
Hlavní výhodou konvolučních kodérů je odolnost vůči šumu sekvence, kterou generují. Faktem je, že pomocí redundantního kódování lze i v případě chyb příjmu přesně obnovit původní bitovou sekvenci. Pro obnovení původní bitové sekvence se na straně přijímače používá Viterbiho dekodér.
Debit generovaný v konvolučním kodéru je následně použit jako přenášený symbol, ale nejprve je podroben fázové modulaci. Navíc je v závislosti na přenosové rychlosti možná binární, kvadraturní nebo dokonce osmipolohová fázová modulace.
Na rozdíl od technologií DSSS (Barkerovy kódy, sekvence SSK) technologie konvolučního kódování nepoužívá technologii rozšiřování spektra pomocí šumových sekvencí, nicméně rozšíření spektra na standardních 22 MHz je i v tomto případě zajištěno. K tomu se používají varianty možných konstelací signálů QPSK a BPSK.
Uvažovaná metoda kódování PBCC je volitelně použita v protokolu 802.11b při rychlostech 5,5 a 11 Mbit/s. Obdobně v protokolu 802.11g pro přenosové rychlosti 5,5 a 11 Mbit/s je tato metoda rovněž použita volitelně. Obecně platí, že kvůli kompatibilitě protokolů 802.11b a 802.11g jsou technologie kódování a rychlosti poskytované protokolem 802.11b podporovány také v protokolu 802.11g. V tomto ohledu jsou až do rychlosti 11 Mb/s protokoly 802.11ba 802.11g stejné, až na to, že protokol 802.11g poskytuje rychlosti, které protokol 802.11b neposkytuje.
Volitelně lze v protokolu 802.11g použít technologii PBCC při přenosových rychlostech 22 a 33 Mbit/s.
Pro rychlost 22 Mbit/s ve srovnání se schématem PBCC, o kterém jsme již uvažovali, má přenos dat dvě vlastnosti. V první řadě se používá 8polohová fázová modulace (8-PSK), to znamená, že fáze signálu může nabývat osmi různých hodnot, což umožňuje zakódovat tři bity do jednoho symbolu. Navíc byl do obvodu přidán punkční kodér (Puncture), s výjimkou konvolučního kodéru. Význam tohoto řešení je celkem jednoduchý: redundance konvolučního kodéru, rovna 2 (pro každý vstupní bit jsou dva výstupní bity), je poměrně vysoká a za určitých podmínek šumu je zbytečná, takže lze redundanci snížit, takže že například každé dva vstupní bity odpovídají třem výstupním bitům . K tomu můžete samozřejmě vyvinout vhodný konvoluční enkodér, ale je lepší přidat do obvodu speciální punkční enkodér, který jednoduše zničí další bity.
Řekněme, že kodér punkce odebere jeden bit z každých čtyř vstupních bitů. Potom každé čtyři příchozí bity budou odpovídat třem odchozím. Rychlost takového kodéru je 4/3. Pokud je takový kodér použit ve spojení s konvolučním kodérem s rychlostí 1/2, pak bude celková rychlost kódování 2/3, to znamená, že na každé dva vstupní bity budou tři výstupní bity.
Jak již bylo uvedeno, technologie PBCC je ve standardu IEEE 802.11g volitelná a technologie OFDM je povinná. Abychom pochopili podstatu technologie OFDM, podívejme se blíže na vícecestné rušení, ke kterému dochází, když se signály šíří v otevřeném prostředí.
Důsledkem vícecestného rušení signálu je, že v důsledku vícenásobných odrazů od přírodních překážek může stejný signál dosáhnout přijímače různými způsoby. Ale různé cesty šíření se od sebe liší délkou, a proto u nich nebude útlum signálu stejný. V důsledku toho výsledný signál v přijímacím bodě představuje interferenci mnoha signálů, které mají různé amplitudy a jsou vůči sobě časově posunuté, což je ekvivalentní sčítání signálů s různými fázemi.
Důsledkem vícecestného rušení je zkreslení přijímaného signálu. Vícecestné rušení je vlastní každému typu signálu, ale má zvláště negativní vliv na širokopásmové signály, protože při použití širokopásmového signálu se v důsledku rušení určité frekvence sčítají ve fázi, což vede ke zvýšení signálu, a některé naopak mimo fázi, což způsobuje zeslabení signálu na dané frekvenci.
Pokud jde o vícecestné rušení, ke kterému dochází během přenosu signálu, jsou zaznamenány dva extrémní případy. V prvním z nich maximální zpoždění mezi signály nepřesáhne dobu trvání jednoho symbolu a v rámci jednoho přenášeného symbolu dochází k interferenci. Ve druhém je maximální zpoždění mezi signály větší než doba trvání jednoho symbolu, takže v důsledku interference se sčítají signály představující různé symboly a dochází k tzv. inter-symbol interferenci (ISI).
Právě mezisymbolové rušení má nejnegativnější vliv na zkreslení signálu. Protože symbol je diskrétní stav signálu charakterizovaný hodnotami nosné frekvence, amplitudy a fáze, mění se amplituda a fáze signálu pro různé symboly, a proto je extrémně obtížné obnovit původní signál.
Z tohoto důvodu se při vysokých přenosových rychlostech používá metoda kódování dat nazývaná Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Jeho podstata spočívá v tom, že proud přenášených dat je distribuován do mnoha frekvenčních subkanálů a přenos probíhá paralelně na všech takových subkanálech. V tomto případě je vysoké přenosové rychlosti dosaženo právě díky současnému přenosu dat přes všechny kanály, zatímco přenosová rychlost v samostatném subkanálu může být nízká.
Vzhledem k tomu, že rychlost přenosu dat v každém z frekvenčních subkanálů nemůže být příliš vysoká, jsou vytvořeny předpoklady pro účinné potlačení mezisymbolového rušení.
Frekvenční rozdělení kanálů vyžaduje, aby byl jednotlivý kanál dostatečně úzký, aby se minimalizovalo zkreslení signálu, ale zároveň dostatečně široký, aby poskytoval požadovanou přenosovou rychlost. Navíc pro ekonomické využití celé šířky pásma kanálu rozděleného na subkanály je žádoucí uspořádat frekvenční subkanály co nejblíže k sobě, ale zároveň se vyhnout mezikanálovému rušení, aby byla zajištěna jejich úplná nezávislost. Frekvenční kanály, které splňují výše uvedené požadavky, se nazývají ortogonální. Nosné signály všech frekvenčních dílčích kanálů jsou navzájem ortogonální. Je důležité, aby ortogonalita nosných signálů zaručovala frekvenční nezávislost kanálů na sobě, a tedy absenci mezikanálového rušení.
Tento způsob dělení širokopásmového kanálu na ortogonální frekvenční subkanály se nazývá ortogonální frekvenční multiplexování (OFDM). K jeho implementaci do vysílacích zařízení se používá inverzní rychlá Fourierova transformace (IFFT), která transformuje dříve multiplexované n-kanálový signál od času Ó reprezentace do frekvence.
Jednou z klíčových výhod metody OFDM je kombinace vysoké přenosové rychlosti s efektivní odolností proti vícecestnému šíření. Technologie OFDM samozřejmě sama o sobě neeliminuje vícecestné šíření, ale vytváří předpoklady pro eliminaci vlivu mezisymbolového rušení. Faktem je, že nedílnou součástí technologie OFDM je Guard Interval (GI) - cyklické opakování konce symbolu, připojeného na začátek symbolu.
Ochranný interval vytváří pauzy mezi jednotlivými symboly a pokud jeho trvání překročí maximální dobu zpoždění signálu v důsledku vícecestného šíření, pak mezisymbolové rušení nevzniká.
Při použití technologie OFDM je doba trvání ochranného intervalu jedna čtvrtina doby trvání samotného symbolu. V tomto případě má symbol trvání 3,2 μs a ochranný interval je 0,8 μs. Doba trvání symbolu spolu s ochranným intervalem je tedy 4 μs.
Když mluvíme o technologii frekvenčního dělení OFDM používané při různých rychlostech v protokolu 802.11g, ještě jsme se nedotkli otázky metody modulace nosného signálu.
Protokol 802.11g používá binární a kvadraturní fázovou modulaci BPSK a QPSK při nízkých přenosových rychlostech. Při použití modulace BPSK je v jednom symbolu zakódován pouze jeden informační bit a při použití modulace QPSK jsou kódovány dva informační bity. Modulace BPSK se používá pro přenos dat rychlostí 6 a 9 Mbit/s a modulace QPSK rychlostí 12 a 18 Mbit/s.
Pro přenos vyššími rychlostmi se používá kvadraturní amplitudová modulace QAM (Quadrature Amplitude Modulation), při které se informace kóduje změnou fáze a amplitudy signálu. Protokol 802.11g využívá modulaci 16-QAM a 64-QAM. První modulace zahrnuje 16 různých stavů signálu, což umožňuje zakódování 4 bitů do jednoho symbolu; druhý - 64 možných stavů signálu, což umožňuje zakódovat sekvenci 6 bitů v jednom symbolu. Modulace 16-QAM se používá při 24 a 36 Mbps a modulace 64-QAM se používá při 48 a 54 Mbps.
Kromě použití kódování CCK, OFDM a PBCC poskytuje standard IEEE 802.11g volitelně také různé možnosti hybridního kódování.
Abyste pochopili podstatu tohoto termínu, nezapomeňte, že každý přenášený datový paket obsahuje hlavičku (preambuli) s informacemi o službě a datovým polem. Když se odkazuje na paket ve formátu CCK, znamená to, že záhlaví a data rámce jsou přenášeny ve formátu CCK. Podobně u technologie OFDM jsou záhlaví rámce a data přenášena pomocí OFDM kódování. Hybridní kódování znamená, že pro záhlaví rámce a datová pole lze použít různé technologie kódování. Například při použití technologie CCK-OFDM je záhlaví rámce kódováno pomocí kódů CCK, ale samotná data rámce jsou vysílána pomocí vícefrekvenčního kódování OFDM. Technologie CCK-OFDM je tedy jakýmsi hybridem CCK a OFDM. Nejde však o jedinou hybridní technologii – při použití kódování paketů PBCC se záhlaví rámce přenáší pomocí kódů CCK a data rámce se kódují pomocí PBCC.
standard IEEE 802.11a
Výše uvedené standardy IEEE 802.11b a IEEE 802.11g se týkají frekvenčního rozsahu 2,4 GHz (od 2,4 do 2,4835 GHz) a standard IEEE 802.11a přijatý v roce 1999 zahrnuje použití vyššího frekvenčního rozsahu (od 5,15 na 5,350 GHz a 5,725 až 5,825 GHz). V USA se tento rozsah nazývá rozsah Unlicensed National Information Infrastructure (UNII).
V souladu s pravidly FCC je frekvenční rozsah UNII rozdělen do tří dílčích pásem 100 MHz, lišících se limity maximálního vyzařovacího výkonu. Nízké pásmo (5,15 až 5,25 GHz) poskytuje pouze 50 mW výkonu, střední (5,25 až 5,35 GHz) 250 mW a vysoké (5,725 až 5,825 GHz) 1 W. Použití tří frekvenčních dílčích pásem o celkové šířce 300 MHz činí ze standardu IEEE 802.11a nejširší pásmo z rodiny standardů 802.11 a umožňuje rozdělit celý frekvenční rozsah do 12 kanálů, z nichž každý má šířku 20 MHz. , přičemž osm z nich leží v pásmu 200 MHz od 5,15 do 5,35 GHz a zbývající čtyři kanály jsou v pásmu 100 MHz od 5,725 do 5,825 GHz (obr. 1). Zároveň jsou čtyři horní frekvenční kanály, které poskytují nejvyšší vysílací výkon, využívány především pro přenos signálů venku.
Rýže. 1. Rozdělení rozsahu UNII do 12 frekvenčních dílčích pásem
Standard IEEE 802.11a je založen na technice Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). K oddělení kanálů se používá inverzní Fourierova transformace s oknem 64 frekvenčních subkanálů. Protože každý z 12 kanálů definovaných ve standardu 802.11a má šířku 20 MHz, je každý ortogonální frekvenční subkanál (subnosná) široký 312,5 kHz. Z 64 ortogonálních subkanálů se však používá pouze 52, přičemž 48 z nich se používá pro přenos dat (Data Tones) a zbytek pro přenos servisních informací (Pilot Tones).
Z hlediska modulační technologie se protokol 802.11a příliš neliší od 802.11g. Při nízkých přenosových rychlostech se k modulaci dílčích nosných frekvencí používá binární a kvadraturní fázová modulace BPSK a QPSK. Při použití modulace BPSK je v jednom symbolu zakódován pouze jeden informační bit. V souladu s tím, když se používá modulace QPSK, to znamená, když fáze signálu může nabývat čtyř různých hodnot, jsou dva informační bity zakódovány v jednom symbolu. Modulace BPSK se používá pro přenos dat rychlostí 6 a 9 Mbps a modulace QPSK s rychlostí 12 a 18 Mbps.
Pro přenos vyšší rychlostí využívá standard IEEE 802.11a kvadraturní amplitudovou modulaci 16-QAM a 64-QAM. V prvním případě se jedná o 16 různých stavů signálu, což umožňuje kódovat 4 bity v jednom symbolu a ve druhém již 64 možných stavů signálu, což umožňuje zakódovat sekvenci 6 bitů v jednom symbolu. Modulace 16-QAM se používá při 24 a 36 Mbps a modulace 64-QAM se používá při 48 a 54 Mbps.
Informační kapacita OFDM symbolu je určena typem modulace a počtem dílčích nosných. Protože se pro přenos dat používá 48 subnosných, je kapacita OFDM symbolu 48 x Nb, kde Nb je binární logaritmus počtu modulačních pozic, nebo jednodušeji počet bitů, které jsou zakódovány v jednom symbolu v jednom. subkanál. Podle toho se kapacita OFDM symbolu pohybuje od 48 do 288 bitů.
Posloupnost zpracování vstupních dat (bitů) ve standardu IEEE 802.11a je následující. Na počátku je vstupní datový tok podroben standardní operaci skramblování. Poté je datový tok přiváděn do konvolučního kodéru. Rychlost konvolučního kódování (v kombinaci s punkčním kódováním) může být 1/2, 2/3 nebo 3/4.
Protože rychlost konvolučního kódování může být různá, při použití stejného typu modulace je rychlost přenosu dat různá.
Uvažujme například modulaci BPSK, kde je přenosová rychlost 6 nebo 9 Mbit/s. Doba trvání jednoho symbolu spolu s ochranným intervalem je 4 μs, což znamená, že frekvence opakování pulzu bude 250 kHz. Uvážíme-li, že v každém subkanálu je zakódován jeden bit a takových subkanálů je celkem 48, získáme, že celková rychlost přenosu dat bude 250 kHz x 48 kanálů = 12 MHz. Pokud je rychlost konvolučního kódování 1/2 (pro každý informační bit je přidán jeden servisní bit), bude informační rychlost poloviční oproti plné rychlosti, tedy 6 Mbit/s. Při rychlosti konvolučního kódování 3/4 se pro každé tři informační bity přidává jeden servisní bit, takže v tomto případě je užitečná (informační) rychlost 3/4 plné rychlosti, tedy 9 Mbit/s.
Podobně každý typ modulace odpovídá dvěma různým přenosovým rychlostem (tabulka 1).
Tabulka 1. Vztah mezi přenosovými rychlostmi
a typ modulace ve standardu 802.11a
Přenosová rychlost, Mbit/s |
Typ modulace |
Rychlost konvolučního kódování |
Počet bitů |
Celkový počet bitů v symbolu |
Počet informačních bitů v symbolu |
Po konvolučním kódování je bitový tok podroben prokládání nebo prokládání. Jeho podstatou je změna pořadí bitů v rámci jednoho OFDM symbolu. K tomu je sekvence vstupních bitů rozdělena do bloků, jejichž délka je rovna počtu bitů v OFDM symbolu (NCBPS). Dále se podle určitého algoritmu provede dvoufázové přeskupení bitů v každém bloku. V první fázi jsou bity přeskupeny tak, že sousední bity jsou přenášeny na nesousedících dílčích nosných při vysílání OFDM symbolu. Algoritmus bitové výměny v této fázi je ekvivalentní následujícímu postupu. Zpočátku je blok bitů délky NCBPS zapsán řádek po řádku do matice obsahující 16 řádků a NCBPS/16 řádků. Dále jsou bity čteny z této matice, ale v řádcích (nebo stejným způsobem, jakým byly zapsány, ale z transponované matice). V důsledku této operace budou zpočátku sousední bity přenášeny na nesousedících dílčích nosných.
Poté následuje druhý krok bitové permutace, jehož účelem je zajistit, aby se sousední bity neobjevily současně v nejméně významných bitech skupin definujících modulační symbol v konstelaci signálu. To znamená, že po druhé fázi permutace se sousední bity objevují střídavě ve vysokých a nízkých číslicích skupin. To se provádí za účelem zlepšení odolnosti přenášeného signálu proti šumu.
Po proložení se bitová sekvence rozdělí do skupin podle počtu pozic zvoleného typu modulace a vytvoří se OFDM symboly.
Vygenerované OFDM symboly jsou podrobeny rychlé Fourierově transformaci, jejímž výsledkem je vytvoření výstupních fázových a kvadraturních signálů, které jsou následně podrobeny standardnímu zpracování - modulaci.
standard IEEE 802.11n
Vývoj standardu IEEE 802.11n oficiálně začal 11. září 2002, tedy rok před konečným přijetím standardu IEEE 802.11g. Ve druhé polovině roku 2003 byla vytvořena IEEE 802.11n Task Group (802.11 TGn), jejímž úkolem bylo vyvinout nový standard bezdrátové komunikace rychlostí nad 100 Mbit/s. Stejným úkolem se zabývala také další pracovní skupina, 802.15.3a. V roce 2005 se procesy vývoje jediného řešení v každé ze skupin dostaly do slepé uličky. Ve skupině 802.15.3a došlo ke konfrontaci mezi Motorolou a všemi ostatními členy skupiny a členové skupiny IEEE 802.11n se rozdělili na dva přibližně identické tábory: WWiSE (World Wide Spectrum Efficiency) a TGn Sync. Skupinu WWiSE vedl Aigro Networks a skupinu TGn Sync vedl Intel. V žádné ze skupin dlouho žádná z alternativních variant nemohla získat 75 % hlasů nutných pro její schválení.
Po téměř třech letech neúspěšného odporu a pokusů o nalezení kompromisního řešení, které by vyhovovalo všem, členové skupiny 802.15.3a téměř jednomyslně odhlasovali odstranění projektu 802.15.3a. Členové projektu IEEE 802.11n se ukázali jako flexibilnější – dokázali se dohodnout a vytvořit jednotný návrh, který by vyhovoval všem. V důsledku toho byl 19. ledna 2006 na pravidelné konferenci konané v Kona na Havaji schválen návrh specifikace standardu IEEE 802.11n. Ze 188 členů pracovní skupiny bylo 184 pro přijetí normy a čtyři se zdrželi hlasování. Hlavní ustanovení schváleného dokumentu budou tvořit základ konečné specifikace nové normy.
Standard IEEE 802.11n je založen na technologii OFDM-MIMO. Mnoho technických detailů v něm implementovaných je vypůjčeno ze standardu 802.11a, ale standard IEEE 802.11n umožňuje použití jak frekvenčního rozsahu přijatého pro standard IEEE 802.11a, tak frekvenčního rozsahu přijatého pro IEEE 802.11b/g. standardy. To znamená, že zařízení, která podporují standard IEEE 802.11n, mohou pracovat ve frekvenčním rozsahu 5 nebo 2,4 GHz, přičemž konkrétní implementace závisí na zemi. V Rusku budou zařízení IEEE 802.11n podporovat frekvenční rozsah 2,4 GHz.
Zvýšení přenosové rychlosti ve standardu IEEE 802.11n je dosaženo jednak zdvojnásobením šířky kanálu z 20 na 40 MHz a jednak implementací MIMO technologie.
Technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output) zahrnuje použití více vysílacích a přijímacích antén. Analogicky se tradiční systémy, tedy systémy s jednou vysílací a jednou přijímací anténou, nazývají SISO (Single Input Single Output).
Teoreticky, MIMO systém s n vysílající a n přijímací antény mohou poskytovat špičkovou propustnost n krát větší než systémy SISO. Toho je dosaženo tím, že vysílač rozděluje datový tok na nezávislé bitové sekvence a vysílá je současně pomocí pole antén. Tato přenosová technika se nazývá prostorový multiplex. Všimněte si, že všechny antény přenášejí data nezávisle na sobě ve stejném frekvenčním rozsahu.
Vezměme si například systém MIMO sestávající z n vysílající a m přijímací antény (obr. 2).
Rýže. 2. Princip implementace technologie MIMO
Vysílač v takovém systému vysílá n pomocí nezávislých signálů n antény Na přijímající straně každý m anténa přijímá signály, které jsou superpozicí n signály ze všech vysílacích antén. Takže signál R1, přijímaný první anténou, může být reprezentován jako:
Napsáním podobných rovnic pro každou přijímací anténu získáme následující systém:
Nebo přepsáním tohoto výrazu ve formě matice:
kde [ H] - přenosová matice popisující MIMO komunikační kanál.
Aby dekodér na přijímací straně mohl správně rekonstruovat všechny signály, musí nejprve určit koeficienty hij, charakterizující každého z m X n přenosové kanály. K určení koeficientů hij Technologie MIMO používá preambuli paketů.
Po určení koeficientů přenosové matice můžete snadno obnovit přenášený signál:
kde [ H]–1 - matice inverzní k přenosové matici [ H].
Je důležité poznamenat, že v technologii MIMO použití více vysílacích a přijímacích antén umožňuje zvýšit propustnost komunikačního kanálu implementací několika prostorově oddělených subkanálů, přičemž data jsou přenášena ve stejném frekvenčním rozsahu.
Technologie MIMO nijak neovlivňuje metodu kódování dat a v zásadě ji lze použít v kombinaci s libovolnými metodami fyzického a logického kódování dat.
Technologie MIMO byla poprvé popsána ve standardu IEEE 802.16. Tento standard umožňuje použití technologie MISO, tedy několika vysílacích antén a jedné přijímací antény. Standard IEEE 802.11n umožňuje použití až čtyř antén u přístupového bodu a bezdrátového adaptéru. Povinný režim znamená podporu dvou antén na přístupovém bodu a jedné antény a bezdrátového adaptéru.
Standard IEEE 802.11n poskytuje standardní 20 MHz kanály i kanály s dvojnásobnou šířkou. Použití 40 MHz kanálů je však volitelnou funkcí standardu, protože použití takových kanálů může být v rozporu se zákony některých zemí.
Standard 802.11n poskytuje dva režimy přenosu: standardní režim přenosu (L) a režim vysoké propustnosti (HT). V tradičních přenosových režimech se používá 52 frekvenčních OFDM subkanálů (frekvenčních subnosných), z nichž 48 se používá pro přenos dat a zbytek pro přenos informací o službě.
V režimech se zvýšenou propustností s šířkou kanálu 20 MHz je použito 56 frekvenčních subkanálů, z nichž 52 se používá pro přenos dat a čtyři kanály jsou pilotní. I při použití kanálu 20 MHz tedy zvýšení frekvence subkanálů ze 48 na 52 zvýší přenosovou rychlost o 8 %.
Při použití kanálu s dvojnásobnou šířkou, tj. kanálu 40 MHz, se ve standardním režimu vysílání vysílání ve skutečnosti provádí na dvojitém kanálu. V souladu s tím se počet frekvenčních dílčích nosných zdvojnásobí (104 dílčích kanálů, z nichž je 96 informačních). Díky tomu se přenosová rychlost zvýší o 100 %.
Při použití kanálu 40 MHz a režimu s vysokou šířkou pásma se používá 114 frekvenčních subkanálů, z nichž 108 jsou informační subkanály a šest jsou pilotní. To vám umožní zvýšit přenosovou rychlost o 125 %.
Tabulka 2. Vztah mezi přenosovými rychlostmi a typem modulace
a rychlost konvolučního kódování ve standardu 802.11n
(Šířka kanálu 20 MHz, režim HT (52 frekvenčních subkanálů))
Typ modulace |
Rychlost konvolučního kódování |
Počet bitů v jednom symbolu v jednom subkanálu |
Celkový počet bitů v OFDM symbolu |
Počet informačních bitů na symbol |
Rychlost přenosu dat |
|
Další dvě okolnosti, kvůli kterým standard IEEE 802.11n zvyšuje přenosovou rychlost, jsou zkrácení doby trvání ochranného intervalu GI v OGDM symbolech z 0,8 na 0,4 μs a zvýšení rychlosti konvolučního kódování. Připomeňme, že v protokolu IEEE 802.11a je maximální rychlost konvolučního kódování 3/4, to znamená, že na každé tři vstupní bity se přidá ještě jeden. V protokolu IEEE 802.11n je maximální rychlost konvolučního kódování 5/6, to znamená, že každých pět vstupních bitů v konvolučním kodéru je převedeno na šest výstupních bitů. Vztah mezi přenosovými rychlostmi, typem modulace a rychlostí konvolučního kódování pro standardní kanál o šířce 20 MHz je uveden v tabulce. 2.
Ahoj všichni! Dnes si budeme opět povídat o routerech, bezdrátových sítích, technologiích...
Rozhodl jsem se připravit článek, ve kterém bych mluvil o tom, jaká jsou to podivná písmena b/g/n, která lze najít při nastavování Wi-Fi routeru, nebo při nákupu zařízení (Wi-Fi charakteristiky, například 802.11 b/g). A jaký je rozdíl mezi těmito standardy.
Nyní se pokusíme zjistit, co jsou tato nastavení a jak je změnit v nastavení routeru a proč vlastně změnit provozní režim bezdrátové sítě.
Prostředek b/g/n– toto je provozní režim bezdrátové sítě (Mode).
Existují tři (hlavní) režimy provozu Wi-Fi 802.11. Toto je b/g/n. Jaký je rozdíl? Liší se maximální rychlostí přenosu dat (Slyšel jsem, že je také rozdíl v oblasti pokrytí bezdrátové sítě, ale nevím, nakolik je to pravda).
Pojďme podrobněji:
b– Toto je nejpomalejší režim. Až 11 Mbit/s.
G– maximální rychlost přenosu dat 54 Mbit/s
n– nový a vysokorychlostní režim. Až 600 Mbit/s
Takže to znamená, že jsme vyřešili režimy. Stále ale musíme přijít na to, proč je měnit a jak to udělat.
Proč měnit provozní režim bezdrátové sítě?
Zde je vše velmi jednoduché, použijeme příklad. Zde máme iPhone 3GS, na internetu přes Wi-Fi umí fungovat pouze v režimech b/g (pokud vlastnosti nelžou). Tedy v novém, vysokorychlostním režimu n nemůže fungovat, prostě to nepodporuje.
A pokud na vašem routeru, bude provozní režim bezdrátové sítě n, bez jakýchkoliv smíšených věcí, pak nebudete moci připojit tento telefon k Wi-Fi, ani když narazíte hlavou do zdi :).
Ale nemusí to být telefon, tím méně iPhone. Takovou nekompatibilitu s novým standardem lze pozorovat i na noteboocích, tabletech atp.
Již několikrát jsem si všiml, že při nejrůznějších problémech s připojením telefonů či tabletů k Wi-Fi pomáhá změna provozního režimu Wi-Fi.
Pokud chcete vidět, jaké režimy vaše zařízení podporuje, podívejte se na jeho specifikace. Typicky podporované režimy jsou uvedeny vedle „Wi-Fi 802.11“.
Na obalu (nebo na internetu), můžete také vidět, v jakých režimech může váš router fungovat.
Zde je příklad podporovaných standardů, které jsou uvedeny na krabici adaptéru:
Jak změnit provozní režim b/g/n v nastavení Wi-Fi routeru?
Ukážu vám, jak to udělat na příkladu dvou routerů, from ASUS A TP-Link. Pokud ale máte jiný router, pak hledejte změnu nastavení režimu bezdrátové sítě (Mode) na kartě Nastavení Wi-Fi, kde nastavíte název sítě atd.
Na routeru TP-Link
Přejděte do nastavení routeru. Jak je zadat? Už mě nebaví o tom psát skoro v každém článku :)..
Jakmile jste v nastavení, přejděte na kartu vlevo Bezdrátový – Bezdrátové nastavení.
A naopak Režim Můžete vybrat provozní standard bezdrátové sítě. Existuje mnoho možností. Doporučuji nainstalovat 11bgn smíšené. Tato položka umožňuje připojit zařízení, která pracují alespoň v jednom ze tří režimů.
Ale pokud máte stále problémy s připojením určitých zařízení, zkuste to 11bg smíchané nebo jen 11g. A pro dosažení dobré rychlosti přenosu dat můžete nastavit pouze 11n. Jen se ujistěte, že všechna zařízení podporují standard n.
Na příkladu routeru ASUS
Tady je to stejné. Přejděte do nastavení a přejděte na kartu "Bezdrátová síť".
Naproti tomu "Režim bezdrátové sítě" můžete si vybrat jeden ze standardů. Nebo nainstalovat Smíšený nebo Auto (což je to, co doporučuji udělat). Další podrobnosti o standardech viz výše. Mimochodem, ASUS zobrazuje nápovědu vpravo, kde si můžete přečíst užitečné a zajímavé informace o těchto nastaveních.
Pro uložení klikněte na tlačítko "Aplikovat".
To je vše, přátelé. Čekám na vaše dotazy, rady a návrhy v komentářích. Ahoj všichni!
Také na webu:
Co je b/g/n v nastavení routeru? Změna provozního režimu bezdrátové sítě (Mode) v nastavení Wi-Fi routeru aktualizováno: 28. července 2013 uživatelem: admin
Institut elektroniky a elektrotechniků (IEEE) 14. září konečně schválil finální verzi bezdrátového standardu WiFi 802.11n. Říci, že proces přijímání specifikací byl zpožděn, neznamená nic: zařízení podporující první předběžnou verzi standardu bylo možné zakoupit na konci roku 2006, ale nefungovaly příliš stabilně. Rozšířila se zařízení, která podporují druhou předběžnou verzi standardu (návrh 2.0), která eliminuje většinu „dětských nemocí“. Jsou v prodeji asi dva roky a jejich majitelé si nestěžují na množství problémů s bezdrátovou komunikací: fungují a fungují. A to docela rychle a stabilně.
Proč je nová verze oblíbené Wi-Fi všech lepší než ta stará? Maximální teoretická rychlost pro standard 802.11b je 11 Mbit/s na frekvenci pásma 2,4 GHz, pro 802.11a – 54 Mbit/s na 5 GHz a pro 802.11g – také 54 Mbit/s, ale na 2,4 GHz . 802.11n má variabilní frekvenční pásmo a může být 2,4 GHz nebo 5 GHz a maximální rychlost dosahuje ohromujících 600 Mbps. Samozřejmě, teoreticky. V praxi je možné z 802.11n vymáčknout „přízemnějších“, ale stále působivých 150 Mbit/s. Podotýkáme také, že díky podpoře obou frekvenčních pásem je dosaženo zpětné kompatibility s 802.11a i 802.11b/g.
Několik technologií umožnilo zvýšit rychlost. Jednak MIMO (Multiple Input Multiple Output), jehož podstatou je vybavit zařízení více vysílači pracujícími na stejné frekvenci a rozdělit mezi ně datové toky. Za druhé, vývojáři použili technologii, která umožňuje použití ne jednoho, ale dvou frekvenčních kanálů o šířce 20 MHz. V případě potřeby pracují buď samostatně, nebo společně a spojují se do jednoho širokého 40MHz kanálu. IEEE 802.11n navíc využívá modulační schéma OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) - díky němu (konkrétně díky použití 52 dílčích nosných, z nichž 48 je určeno přímo pro přenos dat a 4 pro pilotní signály) rychlost přenosu dat je jeden po druhém, prostorový tok může dosáhnout 65 Mbit/s. V každém směru mohou být jeden až čtyři takové toky.
Výrazně se zlepšila také situace s oblastmi pokrytí a stabilitou příjmu. Pamatujete na známé přísloví „Jedna hlava je dobrá, ale dvě jsou lepší“? Platí zde tedy stejný princip: nyní existuje několik vysílačů a také antén, což znamená, že všechna tato zařízení budou moci lépe zachytit síť - s největší pravděpodobností nebude možné ocitnout se mimo zónu přístupu bod umístěný v dalším patře.
Situace v Rusku
Radio Research Institute (NIIR) na podzim připraví standardy pro použití zařízení pro provozování bezdrátového komunikačního standardu 802.11n v Rusku. V současné době lze zařízení, které jej podporuje, používat pouze v intranetových sítích, ale po přijetí regulačních právních aktů je bude možné používat i ve veřejných sítích.
Podle Dmitrije Larjušina, ředitele technické politiky společnosti Intel v Rusku, schválení standardu IEEE jistě sehraje pozitivní roli při vývoji a implementaci regulačních pravidel v Ruské federaci, která otevře cestu pro import a používání zařízení 802.11n v naší zemi. Za zmínku stojí, že protokol 11n ve verzi D2.0 je podporován produkty Intel WiFi již od roku 2007, ale v souladu s pravidly pro dovoz a používání radioelektronických zařízení přijatými v Rusku musela být možnost 11n deaktivována. . Od příštího roku budou po kladném rozhodnutí SCRF a implementaci předpisů na tuto technologii dodávány na ruský trh produkty Intel s podporou WiFi 11n ve finální verzi standardu.
Ne všichni výrobci zařízení dodržují literu zákona: některé společnosti dodávají do Ruska síťová zařízení, která podporují standard 802.11n, již dlouhou dobu. Nic nebrání výrobcům prodávat na ruském trhu notebooky vybavené WiFi moduly podporujícími 802.11n, které vyrábí Intel.
IEEE 802.11- soubor komunikačních standardů pro komunikaci v zóně bezdrátové lokální sítě frekvenčních rozsahů 0,9, 2,4, 3,6 a 5 GHz.
Uživatelům je známější pod názvem Wi-Fi, což je ve skutečnosti značka navrhovaná a propagovaná Wi-Fi Alliance. Rozšířil se díky vývoji mobilních elektronických výpočetních zařízení: PDA a notebooků.
IEEE 802.11a- Standard sítě Wi-Fi. Používá frekvenční rozsah 5 GHz U-NII ( Angličtina).
Tato verze se sice kvůli standardizaci IEEE 802.11b a zavedení 802.11g nepoužívá tak často, ale také doznala změn z hlediska frekvence a modulace. OFDM umožňuje paralelní přenos dat na více subfrekvencích. To zlepšuje odolnost vůči rušení a protože je odesíláno více než jeden datový tok, je realizována vysoká propustnost.
IEEE 802.11a může za ideálních podmínek dosáhnout rychlosti až 54 Mbps. V méně ideálních podmínkách (nebo s čistým signálem) mohou zařízení komunikovat rychlostí 48 Mbps, 36 Mbps, 24 Mbps, 18 Mbps, 12 Mbps a 6 Mbps.
IEEE 802.11a není kompatibilní s 802.11b 802.11g.
IEEE 802.11b
Na rozdíl od svého názvu není standard IEEE 802.11b přijatý v roce 1999 pokračováním standardu 802.11a, protože používají různé technologie: DSSS (přesněji jeho vylepšená verze HR-DSSS) v 802.11b versus OFDM v 802.11a. Norma umožňuje použití nelicencovaného frekvenčního rozsahu 2,4 GHz. Přenosová rychlost - až 11 Mbit/s.
Produkty IEEE 802.11b od různých výrobců jsou testovány na kompatibilitu a certifikovány organizací Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), nyní známější jako Wi-Fi Alliance. Kompatibilní bezdrátové produkty, které byly testovány organizací Wi-Fi Alliance, mohou být označeny symbolem Wi-Fi.
Po dlouhou dobu byl IEEE 802.11b běžným standardem, na jehož základě byla vybudována většina bezdrátových lokálních sítí. Nyní jeho místo zaujal standard IEEE 802.11g, který je postupně nahrazován vysokorychlostním IEEE 802.11n.
IEEE 802.11g
Návrh standardu IEEE 802.11g byl schválen v říjnu 2002. Tento standard využívá frekvenční pásmo 2,4 GHz a poskytuje rychlost připojení až 54 Mbps (hrubá) a překonává tak standard IEEE 802.11b, který poskytuje rychlost připojení až 11 Mbps. Navíc zaručuje zpětnou kompatibilitu se standardem 802.11b. Zpětnou kompatibilitu standardu IEEE 802.11g lze implementovat v modulačním režimu DSSS, ve kterém bude rychlost připojení omezena na jedenáct megabitů za sekundu, nebo v modulačním režimu OFDM, ve kterém může rychlost dosáhnout 54 Mbit/s. Tento standard je tedy nejpřijatelnější při budování bezdrátových sítí
OFDM(Angličtina) Ortogonální frekvenční multiplexování - multiplexování s ortogonálním frekvenčním dělením kanálů) je schéma digitální modulace, které využívá velký počet těsně rozmístěných ortogonálních dílčích nosných. Každá dílčí nosná je modulována s použitím konvenčního modulačního schématu (např. kvadraturní amplitudové modulace) při nízké symbolové rychlosti, při zachování celkové datové rychlosti konvenčních modulačních schémat s jednou nosnou ve stejné šířce pásma. V praxi jsou signály OFDM získávány pomocí FFT (Fast Fourier Transform).
Hlavní výhodou OFDM oproti designu s jednou nosnou je jeho schopnost odolat náročným podmínkám kanálu. Například boj proti vysokofrekvenčnímu útlumu v dlouhých měděných vodičích, úzkopásmovému rušení a frekvenčně selektivnímu útlumu způsobenému vícecestným šířením bez použití složitých ekvalizérových filtrů.
StrukturaOFDMsignál
V rádiových přístupových systémech existují typy signálů OFDM: COFDM a VOFDM.
SignályCOFDM používat kódování informací na každé dílčí nosné a mezi dílčími nosnými. Kódování odolné proti šumu umožňuje dále vylepšit užitečné vlastnosti signálu OFDM.
OznačeníVOFDM skrývá vektorovou modulaci tam, kde se používá více než jedna přijímací anténa, což může dále zvýšit účinek boje proti intersymbolovému rušení.
Fyzická vrstva- první vrstva modelu sítě OSI. Jedná se o nejnižší vrstvu modelu OSI – fyzické a elektrické médium pro přenos dat. Typicky fyzická vrstva popisuje: přenosy pomocí příkladů topologií, porovnává analogové a digitální kódování, bitovou synchronizaci, porovnává úzkopásmový a širokopásmový přenos, vícekanálové komunikační systémy, sériový (logický 5voltový) přenos dat.
Pokud se podíváme z pohledu, že síť zahrnuje zařízení a programy, které zařízení řídí, pak se fyzická vrstva bude konkrétně týkat první části definice.
Tato úroveň, stejně jako úroveň kanálu a sítě, závisí na síti.
Jednotkou měření používanou na této vrstvě jsou bity, to znamená, že fyzická vrstva přenáší proud bitů přes vhodné fyzické médium přes příslušné rozhraní.
Sada standardů IEEE 802.3, které definují spojení a fyzickou vrstvu v kabelové síti Ethernet, je zpravidla implementována v místních sítích (LAN) a v některých případech - v rozsáhlých sítích (WAN).
