Spis treści
Podstawowe pojęcia
- WLAN (Wireless LAN) = idea, pomysł, nazwa rozwiązania technicznego
https://pl.wikipedia.org/wiki/Bezprzewodowa_sie%C4%87_lokalna
- IEEE 802.11 = rodzina standardów opisujących konkretne rozwiązania techniczne dla sieci bezprzewodowych
- Wi-Fi® = znak towarowy (trademark) organizacji Wi-Fi Alliance, wystawiającej certyfikaty zgodności urządzeń ze swoją wizją sieci bezprzewodowej, która z kolei sprowadza się do standardów z rodziny 802.11
Uwaga: Wi-Fi 4, Wi-Fi 5, Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E i Wi-Fi 7 to oznaczenia kolejnych "generacji" sieci bezprzewodowych certyfikowanych przez Wi-Fi Alliance
Urządzenia w sieci:
- STA - station, stacja, adresowalne urządzenie sieci bezprzewodowej.
- AP - access point, punkt dostępowy. AP umożliwia stacjom na dostęp do urządzeń w sieci przewodowej (i na odwrót)1). Działa na warstwie 2 (łącza danych).
Pasmo i standardy określające możliwe prędkości działania sieci
| marka | rok wyd. | 2.4GHz | 5GHz | 6GHz | strumieni przestrz. | kodo- wanie |
||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| sz. kan. | max band. | sz. kan. | max band. | sz. kan. | max band. | |||||
| 802.11 | 1997 | 22 | 2Mbps | — | — | ×1 | DSSS/ FHSS |
|||
| 802.11b | 1999 | 22 | 11Mbps | — | — | DSSS | ||||
| 802.11a | — | 20 | 54Mbps | — | OFDM | |||||
| 802.11g | 2003 | 20 | 54Mbps | — | — | |||||
| 802.11n | Wi-Fi 4 | (2006), 2009 | HT20 | 72.2Mbps | HT20 | 72.2Mbps | — | ×4 | ||
| HT40 | 150Mbps | HT40 | 150Mbps | — | ||||||
| 802.11ac | Wi-Fi 5 | wave 1: 2013, wave 2: 2016 | — | VHT20 | 86.7Mbps | — | ×8 | |||
| — | VHT40 | 200Mbps | — | |||||||
| — | VHT80 | 433.3Mbps | — | |||||||
| — | VHT160 | 866.7Mbps | — | |||||||
| 802.11ax | Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E | 2019, 2020 | HE20 | 143.4Mbps | HE20 | 143.4Mbps | HE20 | 143.4Mbps | OFDM/ OFDMA |
|
| HE40 | 286.8Mbps | HE40 | 286.8Mbps | HE40 | 286.8Mbps | |||||
| — | HE80 | 600.5Mbps | HE80 | 600.5Mbps | ||||||
| — | HE160 | 1201Mbps | HE160 | 1201Mbps | ||||||
| 802.11be | Wi-Fi 7 | (2024?) | EHT20 | 172Mbps | EHT20 | 172Mbps | EHT20 | 172Mbps | ×16 | |
| EHT40 | 344Mbps | EHT40 | 344Mbps | EHT40 | 344Mbps | |||||
| — | EHT80 | 721Mbps | EHT80 | 721Mbps | ||||||
| — | EHT160 | 1441Mbps | EHT160 | 1441Mbps | ||||||
| — | — | EHT320 | 2882Mbps | |||||||
| Podane prędkości to maksymalne teoretyczne prędkości dla jednego strumienia przestrzennego | ||||||||||
| 802.11ac i 802.11ax potrafią też używać dwóch kanałów 80MHz naraz (80+80) z przepustowością identyczną jak dla 160MHz 802.11be pozwala łączyć kanały na różnych pasmach w ramach jednej sieci (Multi-Link Operation, MLO) 802.11ax z ODFMA ma niższe prędkości teoretyczne 802.11ax bez wsparcia dla pasma 6GHz to Wi-Fi 6, a ze wsparciem to Wi-Fi 6E |
||||||||||
Plan kanałów dla sieci bezprzewodowych:
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_WLAN_channels
- Jaką część pasma zajmuje jedna sieć, ile się zmieści niezakłócających się wzajemnie sieci w standardach g, n, ac, ax dla pasm 2.4, 5 i 6 GHz
- Dla większości pasma 5GHz należy używać DFS (dynamic frequency selection, dynamicznego wyboru częstotliwości), który ma za zadanie wybranie częstotliwości która nie będzie zakłócać innych urządzeń
Zakłócenia radarów pogodowych wywoływane przez sieci bezprzewodowe nie obsługujące poprawnie DFS: [ 1 ] [ 2 ] - Na nadawanie fal radiowych trzeba mieć zgodę państwa, stąd ograniczenia pasma transmisji danych; odnośniki do w miarę aktualnych aktów prawnych można znaleźć np. tutaj
OFDM / OFDMA
OFDM polega na podziale pasma na wiele częstotliwości nośnych (subcarriers) i nadawaniu danych jako kolejnych symboli – krótkich, oddzielonych przerwami okresów (np. 3.2 µs) w których sygnał jest generowany przez dodanie każdej nośnej o odpowiednio zmienionej amplitudzie i fazie (modulacja).
Po stronie odbiorcy wykorzystuje się FFT do przetworzenia sygnału z powrotem na wartości amplitud i fazę dla kolejnych częstotliwości, czyli odczytuje się nadany symbol.
Do zminimalizowania błędów w transmisji do przesyłanych danych dodaje się dodatkowe bity które pozwalają na wykrycie błędów i korekcję sygnału (kodowanie).
Do standardu 802.11ac wszystkie częstotliwości nośne symbolu były kierowane do
jednego odbiorcy.
W standardzie 802.11ax wprowadzono możliwość wykorzystania
OFDMA – część nośnych może być
przeznaczona dla jednego odbiorcy, a pozostałe dla innych.
Pozwala to jednocześnie nadawać dane do kilku urządzeń naraz i wg. reklam
standardu 802.11ax ma znacznie usprawnić pracę wielu urządzeń w sieci przez
redukcję opóźnień (i działać lepiej niż MU-MIMO).
Anteny
Rodzaje anten: [1]
- dookolne
- kierunkowe
Jednoczesne użycie wielu anten:
- MIMO (od 802.11n) [2]
Oznacza to, że przy teoretycznej prędkości dla 1 strumienia rzędu 150Mbps i konfiguracji 4x4 możliwa jest transmisja z teoretyczną prędkością 600Mbps
Teoretyczna prędkość sieci
Sieci bezprzewodowe (poza 802.11b) wykorzystują OFDM (lub OFDMA) - dzielą kanał na podnośne (ang. subcarriers) i na każdej wybierają, w zależności od jakości sygnału i poziomu sygnału i szumu, modulację i kodowanie podnośnych. Teoretyczna prędkość sieci zależy od ustalonej:
- szerokości kanału, czyli ilości podnośnych (20MHz - 48(a,g) lub 52(n), 40MHz - 108 (n,ac), 80MHz - 234 (ac), ax - 4× gęściej)
- ilości użytych niezależnych transmisji (różnymi parami anten) (ang. spatial streams)
- czasu na jeden symbol, stałego dla standardu (np. 3.2µs+0.8/0.4µs (n,ac), 12.8µs+0.8/1.6/3.2µs(ax))
oraz zmiennej:
- modulacji podnośnych (BPSK, QPSK, 16/64/256/1024-QAM)
Modulacje i kodowania (MCS) są pogrupowane w pary (i numerowane)
Przykładowo dla dwóch kanałów 20 MHz i 802.11n (do transmisji danych używa się 52 podnośnych), dla nadawania symbol przez 3.2 µs i 0.4µs przerwy między symbolami, używanej modulacji 64-QAM (czyli: 6 bitów na symbol) i kodowania 3/4 (czyli: z każdych kolejnych 4 przesłanych bitów powstają 3 bity danych, nadmiar służy wykrywaniu i korekcji błędów), teoretyczna prędkość to:
2 * 52 * 1/3.6µs * 6b * 3/4 = 130 Mb/s
Przykładowe tabele prędkości: https://mcsindex.net/
Typy sieci i ich identyfikatory
Typy sieci bezprzewodowych i identyfikatory sieci bezprzewodowych
- IBSS – independent BSS, sieć bez AP, ad-hoc
- BSSID sieci IBSS (w Linuksie też Cell ID) – identyfikator sieci ad-hoc, tworzony dynamicznie, typowo losowy lub tożsamy z adresem MAC jednego z pierwszych uczestników sieci
- MBSS – mesh BSS https://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_mesh_network, 802.11s
- infrastructure BSS (Basic Service Set) – tryb infrastruktury czyli AP i stacje z nim połączone2)
- BSSID – identyfikator takiej sieci; typowo adres MAC AP
- ESS – Extended Service Set – zbiór BSSów z tym samym SSID połączonych siecią dystrybucji (DS, distribution system)
- ESSID (lub SSID)– nazwa (słowna) sieci, występuje w IBSS, MBSS, BSS, ESS
802.11…
https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11#Standards_and_amendments
http://www.cs.put.poznan.pl/ddwornikowski/sieci/sieci2/adhoc.html