I 1947, International Telecommunication Union (ITU), et FN-kontor, eget visse grupper av RF-spekteret som ISM. Ideen var å ha en internasjonal standard for frekvenser som var reservert til Industrielle, Vitenskapelige og Medisinske utstyr. Ironisk nok, telekommunikasjon, var ikke det opprinnelige formålet.
Før vi diskuterer noen tilfeller, jeg vil bare oppmerksom på at denne artikkelen vil først og fremst være basert på den AMERIKANSKE lover domene. Forskjellige regulatoriske domener har spesifikke krav om overføres frekvenser og strøminnstillinger.
Selv om det er tolv ISM-bånd, for nå skal vi konsentrere oss om bare to av dem. De fleste refererer til dem som 2,4 GHz-og 5 ghz-båndene.
La oss starte med 2,4 GHz ISM-båndet (2.400 GHz-2.500 GHz). Dette lille, overfylt sett av frekvenser er langt den mest trafikkerte brukt til tross for at flertallet av bærbare datamaskiner, smarttelefoner, og tabletter kommer utstyrt med dual-radioer i de siste årene.
Grunnen til dette er fysikk. Tommelfingerregelen er at jo lavere frekvens, jo lenger forplantning og bedre penetrasjon. Her er 2 reelle eksempler:
- Du sitter i bilen på en stopp lys. Noen trekker opp ved siden av deg med sine radio blaring høyt. Hvis du ikke liker deres smak i musikk, kan du rulle opp vinduet. Enkelte av at lyd er redusert, men du vil sannsynligvis fortsatt høre at bass (lav frekvens) veldig godt.
- Et annet eksempel er en svært spesialisert radio system som brukes av militæret til å kommunisere med neddykkede ubåter. Det kalles ELF (Ekstremt Lav Frekvens) og har en bølgelengde så lenge at antennen er nødvendig kan være flere kilometer lange.
Okay, så nå vet vi at lavere frekvenser tilbyr et større dekningsområde og bedre signal penetrasjon gjennom hindringer. Hvis 2,4 GHz-båndet er så stor, må vi virkelig trenger 5 ghz? Svaret er ja.
2,4 GHz Begrensninger
Bare 3 ikke-overlappende kanaler. 2,4 GHz-båndet er delt inn i 14 kanaler, de fleste av dem 5MHz fra hverandre. Som 5MHz avstanden var ikke noe problem i de tidlige dager av trådløs bruk. Teknologien på den tiden var begrenset til rundt 1Mpbs av gjennomstrømning. Så i slutten av 1990-tallet, 802.11 b med sin spread spectrum teknologi ble standard.
Fordelen er at den kan oppnå 11 mbps gjennomstrømning. Ulempen var at det brukes 22MHz av spekteret. Så, for eksempel hvis du bruker kanal 6, så i det minste, tv 4,5,7 og 8 er ubrukelig. Denne begrensningen gjelder fortsatt i dag, enten du bruker eldre 802.11 g eller den nyeste 802.11 n(2,4 GHz) Wi-fi-utstyr. Dette er en av de mest betydelige begrensninger.
Det er overbefolket. Dette går hånd-i-hånd med den forrige begrensning. Selv om 802.11 a (5 ghz) og 802.11 b (2,4 GHz) standardene er utgitt, på grunn av kostnader forskjeller, kun 802.11 b så utbredt adopsjon på den tiden. Resultatet er at selv i dag de fleste av Wi-fi-trafikk bruker 2,4 GHz-båndet.
Stå på downtown gatehjørne i enhver anstendig stor by og kjører WiFi-skanning programvare. I all sannsynlighet, vil du se minst 20 signaler; jeg har sett over 40 i sentrum av Washington DC. Nå husk at hele 40 av disse signalene er i drift på bare 3-tv.
Det er en ISM-båndet, og per definisjon er åpen for andre typer enheter. Det er mange ikke-Wi-fi-enheter som har potensial til å forårsake interferens: mikrobølgeovner, trådløse telefoner, Bluetooth-enheter, baby-skjermer, video-kameraer, garasje, døråpnere osv.
Disse tingene kan alvorlig forstyrre nettverket og er svært vanskelig å oppdage uten spesialiserte spectrum analyzer maskinvare og programvare.
Neste, vi vil snakke om 5 ghz-båndet
I tillegg til standard ISM-båndet (5.725-7.825 GHz), FCC har lagt spekteret fra UNII (Ulisensiert National Information Infrastructure) band å anspore bruk av trådløs teknologi. Merk også at ulike instanser arbeider gjennom prosessen med å legge til 195MHz av spekteret tilgjengelig i 5 ghz området.
5 ghz Begrensninger
Som vi diskuterte tidligere, høyere frekvenser ikke vandret så langt heller ikke de trenge hindringer som godt. La oss sammenligne med 2,4 GHz-båndet i den virkelige verden bruker.
- I friluft, 5 ghz-signaler vil dekke ca 1/3 til ½ avstanden.
- Brukbar signal kvalitet vil i stor grad forringe etter punching gjennom 1 innvendig vegg, i motsetning til om lag 3 vegger for 2,4 GHz-signaler.
Dette fører til en annen mindre åpenbar ulempe, kostnad. Prislappen for å distribuere en 5 ghz (dual band) – Wi-fi-nettverk i alle størrelser er minst 2,5 ganger kostnaden av en tilsvarende 2.4 eneste nettverket. Du trenger mye mer tilgangspunkter, vanligvis 2,5 x 3x. Legg til i kablene, lisensiering, vedlikehold, etc.
Noen kanaler er delt bruk. Spesifikke-tv er utpekt som DFS, Dynamisk frekvensvalg (dfs). Disse tv, og ligger i UNII-2 og -2extended band dele spekteret med noen radar-systemer, hovedsakelig i Europa.
På grunn av dette, WiFi-systemet må være designet for å skanne for radar pulser før du bruker den spesielle kanaler. Selvfølgelig hvis radar pulser er oppdaget, er det umiddelbart deaktiverer de kanalene som er berørt.
5 ghz Fordeler
Så du kan tydelig se i tabellen ovenfor, det er mye mer enn 3-tv. Legg også merke til den kanalseparasjon – minst 20MHz. Dette betyr at ingen tv overlapper, alle er brukbare samtidig.
Mye mindre overfylt. I motsetning til 2,4 GHz-enheter, 5 ghz-enheter har bare bli distribuert i løpet av de siste fem eller seks år. Det er også det faktum at det tar tid å oppgradere infrastruktur. Det er fortsatt et betydelig antall bedrifter som kjører på 2,4 bare nettverk.
Svært få kilder til interferens. Bortsett fra de nevnte radar på visse frekvenser, sjansene for ikke-Wi-fi forstyrrelser er ekstremt lav.
Høyere gjennomstrømning kapasitet. Teoretisk sett både er i stand til 600Mbps. Men i praksis, det er ikke tilfelle, fordi mye av at økt evne avhenger channel bonding. Dette er en valgfri modus der den bruker enheten flere tilstøtende kanaler samtidig. Husk tidligere hvor vi diskuterte det faktum at det er bare 3 ikke-overlappende kanaler som er tilgjengelige på 2,4 band?
Denne teknikken ville bruke 2 av de 3. Så, ikke bare vil du virkelig irritere naboene, alle co-kanal og tilstøtende-kanal forstyrrelser ville sannsynligvis få nettverket til å utføre mye verre. For å oppsummere, kan du IKKE aktivere channel bonding i 2.4 band.
Det er noen nyere standarder som kommer ut til at gjøre bruk av andre frekvensområde. Vi vil diskutere dem i en kommende artikkel.
For en pdf av FCC ‘ s offisielle spektrum kart: http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.PDF
Jeg håper du likte denne artikkelen. Jeg tror min neste vil bli en diskusjon om de forskjellige standardene.
Hvis du har et emne forslag knyttet til WiFi eller generelt om nettverksutskrift, gi meg beskjed i kommentarfeltet.