WiFi Temelleri Bölüm 1: Frekanslar ve Kanallar
- Kategori: Ağ
1947'de, bir BM kuruluşu olan Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU), RF spektrumunun belirli bantlarını ISM olarak belirledi. Fikir, Endüstriyel, Bilimsel ve Tıbbi ekipman için ayrılmış uluslararası bir frekans standardına sahip olmaktı. İronik bir şekilde, telekomünikasyon asıl amaç değildi.
Herhangi bir ayrıntıyı tartışmadan önce, bu makalenin öncelikle ABD düzenleyici etki alanına dayalı olacağını belirtmek isterim. Farklı düzenleyici alanların, iletilen frekanslar ve güç ayarlarıyla ilgili özel gereksinimleri vardır.
On iki ISM bandı olmasına rağmen, şimdilik sadece ikisine odaklanacağız. Çoğu insan bunlara 2,4 GHz ve 5 GHz bantları adını verir.
2,4 GHz ISM bandı (2,400 GHz-2,500 GHz) ile başlayalım. Dizüstü bilgisayarların, akıllı telefonların ve tabletlerin büyük çoğunluğunun son birkaç yılda çift telsizle donatılmış olmasına rağmen, bu küçük, kalabalık frekanslar grubu açık ara en çok kullanılanıdır.
Bunun nedeni fiziktir. Genel kural, frekans ne kadar düşükse, yayılma o kadar uzun ve daha iyi penetrasyondur. İşte gerçek dünyadan 2 örnek:
- Arabanızda bir stop lambasında oturuyorsunuz. Biri radyosu yüksek sesle çalarak yanınızda durur. Müzik zevklerinden hoşlanmıyorsanız, pencerenizi açabilirsiniz. Bu sesin bir kısmı azaltılır, ancak muhtemelen o bası (düşük frekans) çok iyi duyacaksınız.
- Diğer bir örnek, ordu tarafından batık denizaltılarla iletişim kurmak için kullanılan çok özel bir radyo sistemidir. ELF (Aşırı Düşük Frekans) olarak adlandırılır ve gerekli anten mil uzunluğunda olabileceği kadar uzun bir dalga boyuna sahiptir.
Tamam, şimdi düşük frekansların daha geniş bir kapsama alanı ve engellerden daha iyi sinyal penetrasyonu sunduğunu biliyoruz. 2,4 GHz bandı bu kadar iyiyse, gerçekten 5 GHz'e ihtiyacımız var mı? Cevap Evet.
2.4 GHz Sınırlamaları
Yalnızca 3 örtüşmeyen kanal. 2,4 GHz bandı, çoğu 5 MHz olmak üzere 14 kanala bölünmüştür. Bu 5MHz aralık, kablosuz kullanımın ilk günlerinde sorun değildi. O zamanki teknoloji yaklaşık 1Mpbs verimle sınırlıydı. Daha sonra 1990'ların sonunda 802.11b, yaygın spektrum teknolojisi ile standart haline geldi.
Avantajı, 11Mbps iş hacmine ulaşabilmesidir. Olumsuz yanı, spektrumun 22MHz'sini kullanmasıydı. Öyleyse, örneğin, 6. kanalı kullanıyorsanız, en azından, 4,5,7 ve 8 numaralı kanallar kullanılamaz. Bu sınırlama, eski 802.11g veya en yeni 802.11n (2.4GHz) WiFi ekipmanını kullanıyor olsanız da bugün hala geçerlidir. Bu en önemli sınırlamalardan biridir.
Aşırı kalabalık. Bu, önceki sınırlama ile el ele gider. Maliyet farklılıkları nedeniyle 802.11a (5GHz) ve 802.11b (2.4GHz) standartları yayınlanmış olmasına rağmen, o sırada yalnızca 802.11b yaygın bir şekilde benimsenmiştir. Sonuç, bugün bile WiFi trafiğinin çoğunun 2,4 GHz bandını kullanmasıdır.
Herhangi bir makul büyüklükteki şehrin şehir merkezindeki bir sokak köşesinde durun ve WiFi tarama yazılımını çalıştırın. Büyük olasılıkla, en az 20 sinyal göreceksiniz; Washington DC şehir merkezinde 40'tan fazla gördüm. Şimdi bu sinyallerin 40'ının sadece 3 kanalda çalıştığını hatırlayın.
ISM bandıdır ve tanımı gereği diğer cihaz türlerine açıktır. Girişime neden olma potansiyeline sahip birçok WiFi olmayan cihaz vardır: mikrodalga fırınlar, kablosuz telefonlar, Bluetooth cihazları, bebek monitörleri, video kameralar, garaj kapısı açıcılar, vb.
Bunlar, ağınızı ciddi şekilde bozabilir ve özel spektrum analizörü donanımı ve yazılımı olmadan tespit edilmesi son derece zordur.
Şimdi 5GHz bandından bahsedeceğiz
FCC, standart ISM bandına (5.725-7.825GHz) ek olarak, kablosuz teknolojinin kullanımını teşvik etmek için UNII (Lisanssız Ulusal Bilgi Altyapısı) bantlarından spektrum ekledi. Ayrıca, çeşitli düzenleyici kurumların 5GHz aralığında mevcut olan 195MHz spektrumu ekleme sürecinde çalıştıklarını unutmayın.
5GHz Sınırlamaları
Daha önce tartıştığımız gibi, yüksek frekanslar ne kadar uzağa yayılır ne de engelleri aşarlar. Gerçek dünyada kullanımda 2,4 GHz bandıyla karşılaştıralım.
- Açık havada, 5GHz sinyaller yaklaşık 1/3 ila ½ mesafeyi kapsayacaktır.
- Kullanılabilir sinyal kalitesi, 2,4 GHz sinyaller için yaklaşık 3 duvardan farklı olarak, 1 iç duvardan geçtikten sonra büyük ölçüde azalacaktır.
Bu, daha az belirgin başka bir dezavantaja, yani maliyete yol açar. Herhangi bir boyutta 5GHz (iyi, çift bantlı) bir WiFi ağı dağıtmanın fiyat etiketi, eşdeğer bir yalnızca 2.4 ağın maliyetinin en az 2,5 katıdır. Genellikle 2,5x ila 3x olmak üzere çok daha fazla erişim noktasına ihtiyacınız vardır. Kablolama, lisanslama, bakım vb. Ekleyin.
Bazı kanallar ortak kullanımdır. Belirli kanallar DFS, Dinamik Frekans Seçimi olarak belirlenmiştir. UNII-2 ve -2 genişletilmiş bantlarda yer alan bu kanallar, spektrumu çoğu Avrupa'daki bazı radar sistemleriyle paylaşmaktadır.
Bu nedenle, WiFi sistemi belirli kanalları kullanmadan önce radar darbelerini tarayacak şekilde tasarlanmalıdır. Elbette radar darbeleri tespit edilirse, etkilenen kanalları derhal devre dışı bırakır.
5GHz Avantajları
Yukarıdaki grafikte açıkça görebileceğiniz gibi, 3'ten çok fazla kanal var. Ayrıca kanal aralığına da dikkat edin - en az 20 MHz. Bu, hiçbir kanalın çakışmadığı anlamına gelir; hepsi aynı anda kullanılabilir.
Çok daha az kalabalık. 2,4 GHz cihazların aksine, 5 GHz cihazlar yalnızca son beş veya altı yıl içinde geniş çapta dağıtıldı. Bir altyapıyı yükseltmenin zaman alması gerçeği de var. Hala sadece 2.4 ağları çalıştıran önemli sayıda işletme var.
Çok az parazit kaynağı. Belirli frekanslarda yukarıda bahsedilen radar haricinde, WiFi olmayan parazit olasılığı son derece düşüktür.
Daha yüksek verim kapasitesi. Teorik olarak her ikisi de 600Mbps kapasitesine sahiptir. Ancak pratikte durum böyle değildir, çünkü bu gelişmiş kabiliyetin çoğu kanal birleştirmeye bağlıdır. Bu, cihazın aynı anda birden çok bitişik kanalı kullandığı isteğe bağlı bir moddur. Daha önce, 2.4 bandında sadece 3 örtüşmeyen kanal olduğu gerçeğini nasıl tartıştığımızı hatırlıyor musunuz?
Bu teknik, bu 3'ten 2'sini kullanır. Yani, sadece komşularınızı gerçekten rahatsız etmekle kalmazsınız, tüm ortak kanal ve bitişik kanal paraziti muhtemelen ağınızın çok daha kötü performans göstermesine neden olur. Özetlemek gerekirse, 2,4 bantta kanal birleştirmeyi ETKİNLEŞTİRMEYİN.
Diğer frekans aralıklarını kullanan bazı yeni standartlar ortaya çıkıyor. Onları gelecek bir makalede tartışacağız.
FCC'nin resmi spektrum haritasının bir pdf'si için: http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.PDF
Umarım bu makaleyi beğenmişsinizdir. Sanırım bir sonraki adım, farklı standartlar hakkında bir tartışma olacak.
WiFi veya genel ağ ile ilgili bir konu öneriniz varsa, yorumlarda bana bildirin.