Частотные полосы и каналы Wi — Fi
Мировая практика использования нелицензируемого частотного спектра:
ISM – Industrial , Scientific , Medical
1. Industrial /Промышленный: 902 – 928 MHz (ширина 26 MHz),
2. Scientific /Научный: 2400 – 2500 MHz (ширина 100 MHz),
3. Medical /Медицинский: 5725 – 5875 MHz (ширина 150 MHz).
Здесь для сетей стандарта Wi-Fi используется в основном часть диапазона 2400 — 2500 MHz.
UNII – Unlicensed National Information Infrastructure
набор полос в диапазоне частот 5150 – 5825 MHz (частично используется для устройств WiFi).
Выбор корректных частотных каналов является одной из ключевых задач для проектирования сети стандарта WiFi 802.11. При этом процесс выбора должен учитывать фундаментальный выбор частотной архитектуры подходящего WiFi-решения: многоканальная или одноканальная архитектура?. Эта информация также крайне важна при проведении радиообследования (site survey) зоны покрытия будущей сети Wi-Fi.
Частотные полосы и каналы WiFi в 2.4 GHz
Канал WiFi Нижняя частота Центральная частота Верхняя частота
1 2.401 2.412 2.423
2 2.406 2.417 2.428
3 2.411 2.422 2.433
4 2.416 2.427 2.438
5 2.421 2.432 2.443
6 2.426 2.437 2.448
7 2.431 2.442 2.453
8 2.436 2.447 2.458
9 2.441 2.452 2.463
10 2.446 2.457 2.468
11 2.451 2.462 2.473
12 2.456 2.467 2.478
13 2.461 2.472 2.483
Общая диаграмма перекрытия частотных каналов WiFi в 2.4 GHz 
В полосе частот WiFi 2.4GHz доступны 3 неперекрывающихся канала: 1, 6, 11.
Данное выделение строится на требовании IEEE по обеспечению минимума в 25MHz для разнесения центров неперекрывающихся частотных каналов WiFi. При этом ширина канала составляет 22MHz.
Частотные полосы и каналы WiFi в 5 GHz
Базовая мировая практика, которая может существенно изменяться по странам.
UNII -1: 5150 – 5250 MHz (доступно 4 частотных канала WiFi)
UNII -2: 5250 – 5350 MHz (доступно 4 частотных канала WiFi)
UNII -2 Extended : 5470 – 5725 MHz (доступно 11 частотных каналов WiFi)
UNII -3: 5725 – 5825 MHz (доступно 4 частотных канала WiFi)
Сетка рабочих каналов WiFi и частоты в 5 GHz :
Для вычисления центральной частоты канала WiFi можно использовать следующую формулу:
5000+(5*N) / MHz
/где N это номер канала WiFi, например 36, 40 и т.д./
Формирование каналов WiFi в 5 GHz:
При этом дистанция от граничных диапазонов составляет 30 MHz , а межканальное разнесение составляет 20 MHz .
Использование данных частотных каналов в РФ можно посмотреть на нашем сайте здесь .
Wi-Fi- как много в этом звуке. Думаю все знают, что Wi-Fi это беспроводная локальная сеть. И казалось бы, что сложного может быть в Wi-Fi, все просто, но не тут то было достаточно, к примеру, почитать спецификацию роутера. Чего там только не написано- IEEE802.11n, IEEE802.11b, IEEE802.11g, Диапазон частот 2.4 ГГц, 5 ГГц. Что в этом разобраться необходимо иметь два высших образования в сфере IT. Но на самом деле все не так сложно как кажется, в этой статье я попытаюсь объяснить, что значат числа и цифры, которые сопровождают Wi-Fi устройства.
Итак начнем с стандартов IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers )- международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике. Главная цель IEEE- стандартизация в области IT. Так вот, что бы различать стандарты, после сокращения IEEE написаны цифры, которые соответствуют определенной группе стандартов, например:
- Ethernet — это стандарты группы IEEE 802.3
- WiFi — это стандарты группы IEEE 802.11
- WiMAx — это стандарты группы IEEE 802.16
Двигаемся дальше, что же означают буквы после IEEE 802.11. Эти буквы означают стандарт Wi-Fi сети.
| Стандарт IEEE |
|---|
Название технологии на английском языке
Из этой таблицы видно, что с каждым новым стандартом скорость Wi-Fi сети неуклонно растет. Если вы увидите на каком либо устройстве (роутере, ноутбуке и т.д.) надпись IEEE 802.11 b/g/n это означает, что устройство поддерживает три стандарта 802.11b, 802,11g, 802.11n (на момент написания статьи это самое популярное сочетания, поскольку стандарт 802.11a устарел и использует диапазон частот 5 Ггц, а 802.11ac еще не получил большой популярности).
Самое время пришло разобраться в частотных диапазонах в которых работают Wi-Fi сети, их два- 2,4 ГГц (точнее, полосу частот 2400МГц-2483,5МГц) и 5 ГГц (точнее диапазон 5,180-5,240ГГц и 5,745-5,825ГГц).
Большинство устройств работают на частоте 2,4 ГГц, это подразумевает- использование полосы 2400МГц-2483,5МГц с частотой шага 5МГц. эти полосы образуют каналы, для Росии их 13
Канал Нижняя частота Центральная частота Верхняя частота
1 2.401 2.412 2.423
2 2.406 2.417 2.428
3 2.411 2.422 2.433
4 2.416 2.427 2.438
5 2.421 2.432 2.443
6 2.426 2.437 2.448
7 2.431 2.442 2.453
8 2.436 2.447 2.458
9 2.441 2.452 2.463
10 2.446 2.457 2.468
11 2.451 2.462 2.473
12 2.456 2.467 2.478
13 2.461 2.472 2.483
При настройке роутера можно выбрать один из каналов или довериться выбору самого роутера и выбрать АВТО. Стоит заметить, что выбор канала ответственное дело, поскольку чем больше устройств (например соседских роутеров) работают на вашем канале, тем меньше будет скорость у всех кто использует этот канал. Для правильного выбора стоит воспользоваться одной из программ сканирования W-Fi сетей в вашем доме/ офисе, определить менее занятый канал и выбрать его при настройке Wi-Fi роутера. Более подробно как это сделать описано в статье Как выбрать/ изменить беспроводной канал на маршрутизаторе/ роутере .
Частотные каналы в спектральной полосе 5GHz:
| Канал | Частота, ГГц | Канал | Частота, ГГц | Канал | Частота, ГГц | Канал | Частота, ГГц | |
| 34 | 5,17 | 62 | 5,31 | 149 | 5,745 | 177 | 5,885 | |
| 36 | 5,18 | 64 | 5,32 | 15 | 5,755 | 180 | 5,905 | |
| 38 | 5,19 | 100 | 5,5 | 152 | 5,76 | |||
| 40 | 5,2 | 104 | 5,52 | 153 | 5,765 | |||
| 42 | 5,21 | 108 | 5,54 | 155 | 5,775 | |||
| 44 | 5,22 | 112 | 5,56 | 157 | 5,785 | |||
| 46 | 5,23 | 116 | 5,58 | 159 | 5,795 | |||
| 48 | 5,24 | 120 | 5,6 | 160 | 5,8 | |||
| 50 | 5,25 | 124 | 5,62 | 161 | 5,805 | |||
| 52 | 5,26 | 128 | 5,64 | 163 | 5,815 | |||
| 54 | 5,27 | 132 | 5,66 | 165 | 5,825 | |||
| 56 | 5,28 | 136 | 5,68 | 167 | 5,835 | |||
| 58 | 5,29 | 140 | 5,7 | 171 | 5,855 | |||
| 60 | 5,3 | 147 | 5,735 | 173 | 5,865 | |||
Соответственно в РФ имеем следующие не перекрывающиеся каналы шириной 20MHz внутри помещений:
1. 5150-5250 MHz
36: 5180 MHz
40: 5200 MHz
44: 5220 MHz
48: 5240 MHz (данный канал эффективен при условии задействования следующей полосы)
2. 5250-5350 MHz (уточняйте возможность использования данной полосы)
52: 5260 MHz
56: 5280 MHz
60: 5300 MHz
64: 5320 MHz
За счет более редкого использования и больших количеств каналов точки Wi-Fi, скорость работы Wi-Fi увеличивается. Но для использования 5ГГц необходимо что бы не только Wi-Fi источник (роутер) работал на этой частоте, но и само устройство (ноутбук, планшет, телефон, телевизор). Минус использования 5ГГц это дороговизна оборудования, в сравнении с устройствами работающими на частоте 2,4 ГГц и меньшая дальность действия в сравнении с частотой 2,4 ГГц.
Привет, мой дорогой читатель. Надеюсь, у тебя всё хорошо и солнышко светит над твоей головой. А сегодня я (маг беспроводных сетей в третьем поколении) поведаю тебе про все тайны частоты WiFi сети. Начнём, наверное, с определения Wi-Fi — это определённый стандарт радиовещания, который используется для распространения нумерованных пакетов данных между двумя или более устройствами. В частности, используется стандарт радиовещания – IEEE 802.11, который был в первые использован компанией Alliance в 1999 году. Сам стандарт был изобретён чуть ранее в 1998 году. Но вы пришли сюда читать про частоту и волны, поэтому поподробнее про них.
Радиоволны
Передача данных происходит путём обычного кодирования, а в последствии перенаправлении кода на передатчик. Он в свою очередь переформатирует электронный сигнал в радиоволну Радиоволна также используется и в передачи информации в мобильной связи, телевидении и также в разогреве еды в микроволновой печи.
У волны как вы, наверное, помните из физики есть три характеристики: частота, амплитуда или высота, а также длина. Именно первая и определяет канал передачи, а также скорость передачи для отдельных более высоких частот.
В частности, изначально с 2000 до 2009 года использовался только один стандарт с частотой 2.4 ГГц. На данный момент он является самым распространенным, так как имеет высокую скорость передачи данных и больший диапазон распространения.
2.4 ГГц
Как уже и было сказано, пока что это основной и лидирующий стандарт передачи данных. На данной частоте работает 13 каналов. Каждый канал имеет ширину в 20 Мгц. Давайте взглянем на диаграмму ниже.
Как видите есть ещё и 14 канал, но он не используется в современных роутерах и маршрутизаторах. Также начало волн начинается с 2.400 GHz, а заканчивается на 2.500 GHz. Один канал занимает от 20 до 40 МГц. На картинке выше канал имеет как раз ширину волны 20 МГц. Но современные маршрутизаторы могут использовать более широкий канал в 40 МГц.
Если присмотреться, то начало следующего канала начинается с 2.406 МГц, то есть один канал может перекрещиваться с ещё 5 каналами. Если на одном канале сидит очень много роутеров, то сигнал может ухудшаться, из-за потери пакетов, появляются лаги, а приёмнику нужно заново отправлять потерянные данные.
Такое часто происходит в многоквартирных домах, когда несколько каналов занимает сразу 2 или даже 3 соседских роутера. На современных аппаратах, вся конфигурация подбора каналов происходит в автономном режиме. Когда роутер включается он ищет максимально отдалённую волну от уже занятых.
ПРИМЕЧАНИЕ! Иногда роутер не может сам выбрать канал и начинаются прерывания, лаги, падает скорость. Советую прочесть мою статью – где я рассказываю, как правильно выбрать канал и улучшить сигнал.
Также на картинке более ярко выделены частоты, которые не пересекаются — это 1, 6 и 11. В идеале, передача данных в этих каналах будет почти без потерь. Соседние же каналы могут слегка портить связь. Если же стоит настройка с шириной – 40 МГц, то канал дополнительно будет пересекаться ещё с 5, что может пагубно влиять на связь.
ВНИМАНИЕ! В Америке использование 12 и 13 частоты – запрещено законом. Поэтому если выбрать в настройках интернет-центра эти диапазоны, то могут быть проблемы с некоторыми устройствами, выпущенными в США.
Как и у любой волны у подобной есть качество затухания, которое напрямую зависит от частоты. 2.4 ГГц — это дециметровая гипервысокая частота. Длина волны примерно равняется 124.3 – 121.3 мм. При такой частоте скорость передачи данных будет выше, но при этом и радиус вещание не будет страдать.
На 2.4 ГГц работают такие стандарты как:
Чаще всего используется именно b, g и n. Первые два более старые и уже устаревают, но все же пока осталось, достаточно много устройств, работающих на этих стандартах. Скорость передачи у них от 11 до 54 Мбит в секунду. Последний N – более новый стандарт, изобретённый в 2009 году. Скорость передачи может достигать 600 Мбит в секунду при нескольких потоках. На одном потоке максимальная скорость – 300 Мбит в сек.
5 ГГц
Данный стандарт был введен совершенно недавно. Диапазон частот варьируется от 5, 170 ГГц до 5,905. Используется стандарты типа 802.11a, h, j, n и ac. Как вы заметили N тоже совместим с данной частотой. Поэтому две сети могу существовать и работать как одно целое. Скорость передачи данных вырастает до нескольких гигабит в секунду. Это обусловлено как раз увеличение частоты в два раза.
С увеличение частоты увеличивается и скорость передачи данных, но растёт затухание. Даже если не будет никаких препятствий, то волна затухнет куда быстрее. Именно поэтому эту частоту чаще используют в небольшом радиусе. Например, для подключения телевизора, компьютера или ноутбук в близи роутера.
Также большим минусом данной частоты является её неустойчивость к препятствиям. То есть она ещё сильнее затухает: от стен, стекла, металла, деревьев – чем волна 2.4 ГГц. Для увеличения скорости применяется ещё одна ширина канала – в 80 Мгц. На данный момент её использовать вполне реально, так как количество каналов – 180, да и роутеров с поддержкой 5ГГц не так много. Поэтому каналы у «пятёрки» свободнее.
Затухание сигнала
Напрямую зависит от препятствия. Чем больше ширина препятствия, тем сильнее затухание. Также нужно учитывать и материал. Вот таблица примерного затухания.
| Материал | Ширина (см) | Потери сигнала в dB | (П) Процент потери в диапазоне (%) |
|---|---|---|---|
| Улица без препятствий | |||
| Железобетон | 5 | 25 | 90 |
| Стекло | 0.5 | 3 | 26 |
| Дерево | 2 | 9 | 45 |
| Бетон | 15 | 20 | 75 |
| Бетон | 31 | 23 | 82 |
Расчёт по этой формуле:
- W – это полный радиус дейсвтия волны без препятсвтий.
- П – это процент потери диапазона.
- D – это окончательный диапазон волны после расчёта.
Приведём пример: дальность действия волны W ровна 150 метров на открытой местности. Мы поставим на пути волны стекло в 1 см. Тогда 150*(100% – 26%*2) = 78 метров. Как вы, наверное, увидели, самым серьезным препятствием – является метал. При правильном использовании его можно использовать как отражатель волны.
Также к более плохой связи можно отнести способность огибать препятствие. И эта характеристика также зависит от длины волны. Так как 2.4 ГГц имеет меньший размер волны, то она способна почти без потерь обогнуть более широкое препятствие чем волна 5 ГГц. То есть чем больше длина, тем ниже скорость передачи, но меньше затухание от препятствий.
К затуханию можно приписать, так же естественную потерю мощности сигнала, которая уменьшается со временем пучка волны. От преград волна также, как и света может отражаться. Чем больше отражается волна, тем слабее становится сигнал. Именно поэтому нельзя точно сказать, насколько далеко будет бить тот или иной роутер.
Как усиливается сигнал
В более дорогих моделях используется схема MIMO. То есть передача данных происходит сразу в несколько потоков. При использовании данные разбивается на число частей схемы MIMO и одновременно отправляется на приёмник. Но приёмник также должен поддерживать эту технологию.
Например, таким образом можно достичь скорости 7 Гбит в секунду если использовать схему 8x MU-MIMO. То есть у данного роутера должно обязательно стоять до 8 антенн или больше. Каждая антенна будет отправлять свой сигнал, а в конце они будут складываться.
Дома чаще всего используют именно антенны широкого действия. Они обладают меньшим коэффициентом усиления, но сам пучок имеет больший радиус. Станет более понятно, если вы взгляните на картинку ниже. При увеличении dB почек становится более узким. Именно поэтому на мощных вай-фай роутерах для увеличения покрытия используют сразу несколько мощных антенн.
