1947, den Internationella teleunionen (ITU), ett FN-organ, särskilt vissa band av RF-spektrum som ISM. Tanken var att ha en internationell standard för frekvenser som har reserverats för Industriell, Vetenskaplig och Medicinsk utrustning. Ironiskt nog, telekommunikation var inte det ursprungliga syftet.
Innan vi diskutera alla uppgifter, jag vill bara notera att denna artikel kommer främst att baseras på OSS lagstiftningsområdet. Olika regleringsområden har specifika krav avseende överförda frekvenser och inställningar.
Även om det är tolv ISM-band, för nu ska vi koncentrera oss på att bara två av dem. De flesta människor hänvisar till dem som 2,4 GHz-och 5 ghz-banden.
Låt oss börja med 2,4 GHz ISM-band (2.400 GHz-2.500 GHz). Detta lilla, trånga uppsättning av frekvenser är den i särklass mest använda trots att de flesta bärbara datorer, smartphones och surfplattor är utrustade med dual radio under de senaste åren.
Anledningen till detta är fysik. Den allmänna tumregel är att ju lägre frekvens, desto längre förökning och bättre penetration. Här är 2 exempel ur verkliga livet:
- Du sitter i din bil på ett stopp ljus. Någon drar upp bredvid dig, med deras radio skrällande högt. Om du inte gillar deras smak i musik, kan du rulla upp fönstret. En del av att ljudet är nedsatt, men du kommer förmodligen att fortfarande höra att bas (låg frekvens) mycket bra.
- Ett annat exempel är en mycket specialiserad radio system används av militären för att kommunicera med ubåtar i undervattensläge. Det kallas ELF (Extremt lågfrekventa), och har en våglängd som är så lång att den antenn som krävs kan vara miles lång.
Okej, så nu vet vi att lägre frekvenser erbjuda en större täckning och bättre signal penetration genom hinder. Om 2,4 GHz-bandet är så stort, behöver vi verkligen 5GHz? Svaret är ja.
2,4 GHz-Begränsningar
Endast 3 icke-överlappande kanaler. 2,4 GHz-bandet är uppdelad i 14 kanaler, de flesta av dem 5 mhz isär. Att 5 mhz avstånd var inga problem i mycket tidiga dagar för trådlös användning. Den teknik som vid den tiden var begränsad till cirka 1Mpbs av genomströmning. Sedan i slutet av 1990-talet, 802.11 b med dess spread spectrum teknik blev standard.
Fördelen är att det kan uppnå 11 mbit / s genomströmning. Nackdelen var att det används 22MHz av spektrumet. Så om du exempelvis använder kanal 6, så åtminstone kanaler 4,5,7 och 8 är oanvändbar. Denna begränsning gäller fortfarande idag, oavsett om du använder äldre 802.11 g eller de nyaste 802.11 n(2.4 GHz), Wi-fi utrustning. Detta är en av de mest betydande begränsningar.
Det är överfulla. Detta går hand-i-hand med den tidigare begränsning. Även om det 802.11 a (5 ghz) och 802.11 b (2,4 GHz) standarder som har getts ut på grund av skillnader i kostnader, endast 802.11 b såg utbredd på den tiden. Resultatet är att även i dag majoriteten av Wi-fi-trafik använder 2,4 GHz-bandet.
Stå på centrala gatan hörnet av varje anständig medelstor stad och kör WiFi skannerprogram. Med all sannolikhet kommer du att se minst 20 signaler, jag har sett över 40 i centrala Washington DC. Kom nu ihåg att alla 40 av dessa signaler är verksamma på bara 3 kanaler.
Det är en ISM-bandet, och per definition, öppna för andra typer av enheter. Det finns många icke-WiFi-enheter som har potential att orsaka störningar: mikrovågsugnar, sladdlösa telefoner, Bluetooth-enheter, baby-monitorer, tv-kameror, garageportsöppnare, etc.
Dessa saker kan allvarligt störa ditt nätverk och är extremt svår att upptäcka utan specialiserade spektrumanalysator hårdvara och mjukvara.
Nästa vi kommer att prata om 5 ghz-bandet
I tillägg till standarden på ISM-band (5.725-7.825 GHz), FCC har lagt spektrum från UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) band för att stimulera användning av trådlös teknik. Observera också att olika reglerande myndigheter arbetar genom processen att lägga till 195MHz av spektrum finns i 5 ghz-intervallet.
5GHz Begränsningar
Som vi diskuterat tidigare, högre frekvenser inte sprids så långt och inte heller tränga in i hinder. Låt oss jämföra med 2,4 GHz-bandet i verkliga världen använder.
- I den öppna luften, 5GHz signaler kommer att omfatta ca 1/3 till ½ avståndet.
- Användbar signal kvalitet kommer att försämras kraftigt efter att slå igenom 1 innervägg, jämfört med ungefär 3 väggar för 2,4 GHz-signaler.
Detta leder till en annan mindre uppenbar nackdel kostnad. Prislappen för att distribuera en 5 ghz (dual band) WiFi-nätverk i alla storlekar är minst 2.5 gånger högre än för en motsvarande 2.4 enda nätverk. Du behöver mycket mer kopplingspunkter, vanligen 2,5 x till 3x. Lägg till i kablaget, licenser, underhåll, etc.
Vissa kanaler är delad användning. Vissa kanaler är utsedda som DFS, Dynamiskt frekvensurval. Dessa kanaler, som ligger i UNII-2 och -2extended band som delar spektrum med vissa radar system, främst i Europa.
På grund av detta, Wi-fi-systemet måste vara utformad för att söka efter radarpulser innan du använder den särskilda kanaler. Naturligtvis om radarpulser upptäcks omedelbart stänger av de kanaler som påverkas.
5GHz Fördelar
Som du tydligt kan se i diagrammet ovan, det finns en hel del mer än 3 kanaler. Lägg också märke till den kanal avstånd – minst 20 mhz. Detta innebär att inga kanaler överlappar varandra; alla är användbara samtidigt.
Mycket mindre trångt. Till skillnad från 2,4 GHz-enheter, 5 ghz-enheter har bara blivit spridd inom de senaste fem eller sex åren. Det är också det faktum att det tar tid att uppgradera en infrastruktur. Det finns fortfarande ett betydande antal företag som kör 2.4 enda nätverk.
Mycket få störningskällor. Med undantag för de ovan nämnda radar på vissa frekvenser, risken för icke-Wi-fi-störningar är extremt låg.
Högre kapacitet kapacitet. Teoretiskt båda klarar av 600Mbps. Men i praktiken är detta inte fallet, eftersom mycket av den förbättrade kapaciteten beror på channel bonding. Detta är ett valfritt läge där enheten använder flera intilliggande kanaler samtidigt. Kom ihåg tidigare hur vi diskuterade det faktum att det bara finns 3 icke-överlappande kanaler i 2,4 bandet?
Denna teknik skulle använda 2 av dessa 3. Så, inte bara skulle du verkligen irritera dina grannar, alla co-kanal och angränsande kanaler störningar skulle förmodligen göra ditt nätverk utföra mycket värre. För att sammanfatta, så GÖR det INTE möjligt för channel bonding i 2,4 bandet.
Det finns några nyare standarder kommer att använda sig av andra frekvensområden. Vi kommer att diskutera dem i en kommande artikel.
För en pdf av FCC: s officiella spektrum kartan: http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.PDF
Jag hoppas du gillade denna artikel. Jag tror att min nästa kommer att vara en diskussion om olika standarder.
Om du har ett ämne förslag som rör wi-fi trådlöst Lan eller allmänt nätverk, låt mig veta i kommentarerna.