Bezdrátová Praha: nebude rušit?

Projekt celopražské magistrátní sítě - dříve známý jako „celopražský Internet zdarma“, nyní jako „Bezdrátová Praha“ - má mnoho příznivců, ale také nemálo odpůrců. Ti celý projekt kritizují zejména z pohledu toho, že jde o investici podpořenou z veřejných peněz, která tak „ničí trh“ a negativně zasahuje do podnikání ryze komerčních subjektů, kteří své byznys plány mohou stavět jen na svých vlastních investicích. Navíc v oblasti, kde konkurence komerčních poskytovatelů je snad nejvyšší v celé republice.
Existuje ale ještě jeden další úhel pohledu, ve kterém se celý projekt může dostat do negativního světla a narazit na odpor a problémy. Jde o otázku rušení již existujících bezdrátových sítí, využívajících ke svému fungování stejné kmitočty v bezlicenčních pásmech.

Jak bude vypadat síť?

Zde je vhodné si upřesnit, že základem projektu pražského magistrátu je vybudování kombinované sítě, s optickou páteří propojující celkem 171 míst v některých částech hlavního města Prahy. V těchto 171 místech budou vybudovány přístupové body bezdrátové sítě (hotspoty), fungující na bázi Wi-Fi, a na ně bude (bezdrátově) napojeno dalších 409 hotspotů. Tím vznikne síť celkem 580 hotspotů, mající charakter tzv. mesh sítě. Tedy takové, která nenapojuje všechny své hotspoty přímo na páteřní síť (resp. na „drátovou“ část sítě), ale některé napojuje stylem „jeden na druhý“. Takže na konkrétní hotspot pak mohou být napojeny jak koncoví uživatelé, tak i jiné hotspoty (a na něj zase další hotspoty atd.).

Nebo z jiného pohledu: datový tok od koncového uživatele může postupně procházet přes více hotspotů, než se dostane do „drátové“ páteře a odsud dále do světa.

Takováto tzv. mesh architektura má přednost v tom, že není nutné „táhnout dráty“ ke všem hotspotům, či je napojovat na páteř sítě vyhrazenými dvoubodovými bezdrátovými spoji. Stejně tak je výhodou to, že v mesh síti lze různě přesměrovávat datové toky, přes různé uzly sítě (hotspoty), podle momentální situace a potřeb.

Na druhou stranu zásadní nevýhodou mesh sítě je to, že přes „přestupní“ uzly (hotspoty) prochází agregované datové toky, generované „koncovými“ uzly (hotspoty). A jelikož celková propustnost každého hotspotu je omezená (a daná použitým standardem), pak právě zde může být významné úzké místo, co do průchodnosti sítě.

Wi-Fi v pásmu 2,4 GHz

Autoři projektu na svých webových stránkách hovoří o tom, že pro připojování koncových uživatelů k hotspotům hodlají použít technologii Wi-Fi v bezlicenční pásmu 2,4 GHz. Už ale neříkají, zda půjde o pomalejší verzi IEEE 802.11b (nominálně do 11 Mbit/s), nebo o rychlejší 802.11g (nominálně až 54 Mbit/s). Pravděpodobnější je spíše druhá varianta, jenže i zde je třeba pamatovat také na vliv koncových zařízení. Pokud se totiž v dosahu „rychlého“ hotspotu (na bázi 802.11g) ocitne alespoň jedno „pomalé“ koncové zařízení (na bázi 802.11b), hotspot efektivně zpomalí na jeho rychlost, a to i pro ostatní koncová zařízení. Alternativou by bylo zakázat připojování „pomalých“ zařízení, ale to nejspíše magistrát neudělá (protože tím by vyřadil ze hry stále nejrozšířenější variantu Wi-Fi zařízení).

Navíc efektivní (tj. skutečně dosahovaná) přenosová rychlost je u obou variant Wi-Fi podstatně nižší než rychlost nominální, typicky o desítky procent. A o tuto rychlost se obecně budou dělit všichni koncoví uživatelé, připojení k danému hotspotu.

Pro vzájemnou komunikaci mezi hospoty, v rámci jejich vzájemného „zřetězení“ v mesh síti, hodlá magistrát použít pásmo 5 GHz, kde standard 802.11h umožňuje dosahovat nominálně až 54 Mbit/s. Opět ale platí, že efektivní (skutečně dosahovaná) rychlost je o desítky procent nižší. A zde bude sdílena všemi uživateli všech „navazujících“ hotspotů.

Celkově si to dovolím zhodnotit tak, že výsledná mesh síť bude mít relativně málo kapacity, kterou bude moci nabízet svým uživatelům. Navíc, pokud hodlá nabízet i „datově náročný transport (hlas, video a neveřejná data přes VPN)“, nebude to mít jednoduché.

Kolik je k dispozici kanálů?

Pásmo 2,4 GHz, které projekt Bezdrátové Prahy hodlá využívat pro připojování koncových uživatelů , je tzv. bezlicenční, a podmínky jeho využití jsou dány všeobecným oprávněním (konkrétně VOR/12/08.2005-34). To vyhrazuje v tomto pásmu celkem 83,5 MHz „prostoru“, který může být reálně využit. Ovšem standardy 802.11b i 802.11g, které toto pásmo využívají, pracují s frekvenčními kanály o šířce 22 MHz. Takové se do vyhrazených 83,5 MHz vejdou pouze tři, aniž by se vzájemně překrývaly.

Standardy přitom rozlišují více frekvenčních kanálů, které mohou jednotlivá zařízení používat (u nás je jich 13). Jenže tyto kanály se různě překrývají (obrázek). To pak v praxi znamená, že „vedle sebe“ mohou v pásmu 2,4 GHz probíhat pouze tři různé přenosy, které se vzájemně neruší (na třech vzájemně se nepřekrývajících kanálech). Přenosy na jiných kombinacích kanálů jsou obecně možné, ale už s různou mírou vzájemného rušení.

Jaká je současná situace?

Projekt “Bezdrátové Prahy“ samozřejmě nepřichází na zelenou louku, pokud jde o obsazení dostupných frekvenčních kanálů pro pásmo 2,4 GHz (stejně jako pro pásmo 5 GHz). Právě naopak, troufnu si říci, že přichází již do „plně zabydleného světa“, kde volných kanálů je asi stejně, jak vzácného šafránu. Ostatně, sami autoři projektu to na svých stránkách konstatují také:

V současné době je v Praze, stejně jako v dalších městech ČR, pásmo 2,4 GHz (ISM band, WiFi) využíváno pro poslední míli internetového připojení domácností, které se typicky připojují prostřednictvím externí antény umístěné na střeše obytného objektu.

Využití všech dostupných kanálů WiFi v tomto pásmu lze označit v mnoha lokalitách za maximální a je pravděpodobné, že již mezi současnými provozovateli dochází často k interferencím jejich sítí.

Přesto se magistrát hodlá stát dalším provozovatelem, který si také chce „ukousnout pro sebe“ tolik vzácné frekvenční kanály. Přitom jistě ví, že na případné rušení pamatují podmínky všeobecného oprávnění logickým pravidlem: pokud k rušení dojde (a není způsobeno tím, že někdo porušuje pravidla a požadavky všeobecného oprávnění a event. dalších předpisů), musí ustoupit ten, kdo přišel jako poslední.

Kde tedy bere magistrát optimismus ohledně toho, že se mu ve zcela zaplněném „éteru“ podaří najít dostatek volných a dosud nevyužívaných frekvenčních kanálů? Nebo snad počítá s tím, že svou vlastní „vahou“ ty menší a méně silné nějak vytlačí?

Jen tam, kde je ještě volno?

Na webu celopražského projektu, hned za výše citovaným konstatováním že „v éteru už je plně obsazeno“, je ještě jedno konstatování. To se zřejmě snaží naznačit, že „obsazeno“ je pouze kolem hotspotů na střechách obytných domů, zatímco magistrát chce pokrývat jiné oblasti, kde už tak obsazeno není:

Síť Bezdrátová Praha je plánována a bude zaměřena na šíření signálu na veřejných prostranstvích (ulice, náměstí), v rámci souborů obytných domů (pokrytí zvnějšku dovnitř) a úřadů či restaurací (tam, kde budou provozovateli umístěny převodníky venkovního signálu). Na této (uliční ) úrovni není zdaleka taková konkurence signálů, aby neumožnila vytvoření spojité sítě, tak jak je plánováno.

No, obávám se, že to není pravda, a že i na „uliční úrovni“ je hodně obsazeno. A navíc i zde se hovoří o souborech obytných domů, kde už je „maximální využití“ i podle názoru magistrátu.

Nastavením proti rušení?

Magistrát však na webových stránkách projektu Bezdrátové Prahy avizuje i určitá technická opatření, kterými hodlá předcházet rušení:

Problém interferencí a rušení řeší technologie Wifi mesh pomocí svého centrálního řízení. O správu radiového pásma na všech přístupových bodech (AP) se stará bezdrátový kontroler, který po prvotním spuštění přístupového bodu a dále v pravidelných intervalech vyhodnocuje informace získané ode všech spravovaných AP.

Na základě těchto komplexních informací vybere kontroler optimální nastavení všech spravovaných AP tak, aby co nejméně interferovaly s existujícími AP a zároveň co nejlépe pokryly daný prostor. Toto vyhodnocování a korekce nastavení se děje automaticky pravidelně v rámci několika minut

To je hezké, ale v zásadě jsou to stále jen mechanismy pro regulaci vysílacího výkonu a dynamickou volbu kanálu, které jsou v pásmu 5 GHz u nás dokonce povinné (ale v pásmu 2,4 GHz nikoli). Ani tyto mechanismy ale nemají šanci vytáhnout odněkud z rukávu volné frekvenční kanály, které by se s ostatními nepřekrývaly a nikdo je dosud nepoužíval.

Tam, kde už je „plně obsazeno“, nemají ani tyto mechanismy šanci dokázat nemožné.