Więcej i wciąż za mało
Przypomnijmy kilka liczb. Pierwsza wersja standardu 802.11 została zaprezentowana w 1997 roku. Skonstruowane na jej bazie urządzenia udostępniały prędkości transmisji rzędu 1 Mb/s. To kiepski wynik w porównaniu z interfejsami Ethernet (10 Mb/s). Kolejne odsłony standardu pozwalały na więcej. Najpierw dzięki urządzeniom zgodnym z normą 802.11b osiągnięto przepływność 11 Mb/s; później, po pojawieniu się 802.11a – 6 Mb/s, 12 Mb/s oraz (przynajmniej teoretycznie) 54 Mb/s. Niestety, powstanie dwóch standardów doprowadziło do technologicznej schizmy. Karty Wi-Fi oraz Access Pointy działające na bazie 802.11a i 802.11b były ze sobą niezgodne, ponieważ pracowały w różnych pasmach (5,2 oraz 2,4 GHz).
Ostatnio przyjętym standardem urządzeń przeznaczonych dla sieci WLAN jest 802.11g. Maksymalna prędkość transmisji, jaką można uzyskać dzięki tej specyfikacji, wynosi 54 Mb/s.
Czy transfery na poziomie kilkunastu-kilkudziesięciu megabitów na sekundę są wystarczające? Zapewne tak, jeśli chodzi o publiczne hotspoty pozwalające na podłączenie się do Internetu. Ale w żadnym wypadku nie, kiedy mowa o firmowych intranetach. Pierwsza lepsza współczesna karta Ethernet okazuje się dwa razy szybsza.
Zabójcza broń: suszarka sąsiadki
Zwiększanie prędkości transmisji w sieciach WLAN osiągano dotychczas w dwojaki sposób. Pierwsza metoda polegała na zmianie częstotliwości roboczej na wyższą. Drugim sposobem postępowania było stosowanie coraz bardziej zaawansowanych metod modulacji sygnału radiowego oraz wykorzystywanie wielu kanałów transmisyjnych jednocześnie (jak w wypadku 802.11a i g). O wszystkim tym pisaliśmy już w $(LC67822:Zerwać druty)$.
Co zatem należałoby zrobić, aby karty Wi-Fi potrafiły dorównać zwykłym interfejsom Ethernet? Wydawałoby się, że trzeba zwiększyć częstotliwość roboczą i zmienić metodę modulacji na jeszcze bardziej wydajną.
Pierwsza ewentualność odpada z oczywistego względu – eter i tak jest już “zapchany” do granic możliwości. Druga także nie zawsze wchodzi w rachubę. Fale radiowe są medium niestabilnym. Sięganie po coraz to bardziej “agresywne” metody modulacji ma sens tylko do tego momentu, w którym urządzenia same nie zaczną obniżać prędkości transmisji. Stanie się tak wtedy, gdy ze względu na zakłócenia w eterze trzeba będzie rezygnować z wydajniejszych metod transmisji na rzecz mniej wydajnych, ale zapewniających ciągłość wymiany danych. Źródeł zakłóceń jest zaś co niemiara. Na prędkość transferu wpływają warunki atmosferyczne, pora roku i dnia, przeszkody stałe i ruchome czy zewnętrzne pola elektromagnetyczne generowane przez urządzenia gospodarstwa domowego… Taką wyliczankę można kontynuować prawie w nieskończoność.
Jeszcze jedna antena
Na szczęście znaleziono sposób zwiększenia poziomu transferu w sieciach WLAN. Skorzystano przy tym z techniki MIMO (Multiple Input Multiple Output), która polega na przesyłaniu informacji za pomocą kilku anten nadawczych i takiej samej liczby anten odbiorczych. Właśnie taki wielowejściowy/wielowyjściowy system ma być podstawą specyfikacji 802.11n.
Ideę MIMO przedstawia schemat wyżej. Dane przeznaczone do przetransmitowania trafiają do modulatora, który po zakodowaniu informacji rozdziela je między kilka anten nadawczych. Bity wysłane w eter docierają do anten odbiornika i tam, po zdemodulowaniu, są powtórnie łączone w pakiety.
Pomysł wygląda na prosty i elegancki: skoro mamy do dyspozycji kilka razy więcej anten, to możemy przetransmitować kilka razy więcej informacji niż wtedy, gdy wykorzystujemy tylko jedną antenę. Niestety, w rzeczywistości sprawy nieco się komplikują.
| Właściwości różnych urządzeń Wi-Fi | |||||
| Standard | 802.11 | 802.11a | 802.11b | 802.11g | 802.11n |
| Częstotliwość robocza (GHz) | 2,4 | 5,2 | 2,4 | 2,4 | 2,4 |
| Maksymalna prędkość (Mb/s) | 1 | 54 | 11 | 54 | powyżej 100 |
| Metoda modulacji | BPSK, QPSK | QPSK+OFDM | QPSK | QPSK+OFDM | QPSK+OFDM+MIMO |
