Jak se přenáší data v sítích WLAN?

Když jsme si v předchozí části (boxu) probrali princip jednotlivých technik, které připadají v úvahu pro bezdrátové přenosy, pojďme si nyní ukázat, jak konkrétně je využívají jednotlivé varianty sítí WLAN podle standardů IEEE.

IEEE 802.11

Původní sítě WLAN podle standardu IEEE 802.11 mohly využívat tří způsobů bezdrátových přenosů:

• přenos v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz (2,4 do 2,4835 GHz) s využitím techniky přímo rozprostřeného spektra (DSSS). Dostupné přenosové pásmo je zde děleno na celkem 14 kanálů o šířce 22 MHz, které se ale vzájemně překrývají (a jen tři z nich, kanály 1, 6 a 11, jsou vzájemně disjunktní). V některých zemích však nemusí být všechny tyto kanály použitelné, záleží na místních podmínkách hospodaření s kmitočtovým spektrem. Dosahované rychlosti jsou 1 Mbps a 2 Mbps (s nižšími rychlostmi je jako zálohou pro případy s rušeným prostředím).
• přenos v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz (2,4 do 2,4835 GHz) s využitím techniky rozprostřeného spektra s přeskakováním kmitočtů (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Dostupné přenosové pásmo se dělí na celkem 83 dílčích kanálů širokých 1 MHZ, z nichž je ale využíváno jen 74. dosahované přenosové rychlosti jsou opět 1 Mbps a volitelně 2 Mbps.
• přenos infračerveným zářením (Diffused Infrared, DFIR). Tato varianta je díky své podstatě omezena na jedinou místnost či jiný souvislý prostor, neboť infračervené paprsky nedokáží prostoupit pevnou překážkou. Dosahované rychlosti jsou opět 1 Mbps nebo 2 Mbps. Vzhledem k vyšší cenové náročnosti se však tato varianta používala jen zřídka.

Maximální vysílací výkon je 1 W (v USA). Dosah je až 300 metrů ve volném prostoru, v budovách 10 až 100 metrů podle dispozic.

IEEE 802.11b, alias Wi-Fi

Standard IEEE 802.11b (dnes známý též jako Wi-Fi) pochází z roku 1999 a jeho hlavním cílem bylo zrychlit původní standard 802.11, se zachováním zpětné kompatibility. To se mu také podařilo, sítě na bázi 802.11b mohou dosahovat přenosových rychlostí až 11 Mbps (standard však počítá i s rychlostmi 5,5 Mbit/s, 2 Mbit/s až 1 Mbit/s při horších přenosových podmínkách). Pracuje přitom ve stejném bezlicenčním pásmu 2,4 GHz, a z původních tří možností 802.11 (přímo rozprostřené spektrum, přeskakování a infračervené přenosy) pracuje již pouze s technikou přímo rozprostřeného spektra (DSSS).

IEEE 802.11a, alias Wi-Fi5

Standard IEEE 802.11a pochází také z roku 1999, a předpokládá již použití licenčního pásma 5 GHz. Konkrétně jde o tři frekvenční pásma:

• "nízké" (5.15 - 5.25 GHz), určené k vysílání s výkonem max. 50 mW,
• "střední" (5.25 - 5.35 GHz), určené k vysílání s výkonem max. 250 MW,
• "vysoké" (5.725 - 5.825), určené k vysílání s výkonem max. 1 W.

které dohromady dávají 300 MHz (což je téměř 4x více než kolik má k dispozici standard 802.11b v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz (zde je pro 802.11b alokováno celkem 85 MHZ). V jednotlivých zemích světa však nemusí být k dispozici celých 300 MHz. V USA tomu tak je, ale např. v Evropě by měla být volná jen nižší dvě pásma - ale v praxi samozřejmě záleží na konkrétních licenčních podmínkách té které země (neboť jde o licenční pásmo).

Standard 802.11a předpokládá použití techniky ortogonálního frekvenčního multiplexu: obě nižší pásma rozděluje na 8 dílčích kanálů o šířce 20 MHZ, a každý z nich pak dále dělí na 52 sub-kanálů, každý o šířce cca 300 kHz. Těchto 52 subkanálů je využíváno společně (současně) a datový tok je mezi ně rozkládán (dle principu ortogonálního multiplexu, viz výše). Díky tomu dokáže 802.11a dosahovat rychlosti až 54 Mbps. Samozřejmě, stejně jako 802.11b, však platí že jde o maximální rychlost, s tím že skutečně dosahované rychlosti se obecně snižují se vzdáleností od druhé strany (od základnové stanice). Standard sám požaduje povinně rychlosti 6, 12, a 24 Mbps, volitelně též 54 Mbps, 48, 36, 18, a 9 Mbps.

Obrázek ilustruje závislost max. rychlosti na vzdálenosti u obou standardů.

Na rozdíl od 802.11b předpokládá 802.11a také použití tzv. samoopravných kódů (Forward Error Correction, FEC), které sice způsobují redundanci a zvyšují tak objem skutečně přenášených dat, ale na druhé straně umožňují příjemci opravit některé chyby při přenosu, a tím zlepšují celkovou spolehlivost přenosů.