TECHNICKÝ LEXIKON

Wi-Fi 2011

Ukazuje se, že technologické možnosti současných Wi-Fi sítí narazily na mantinely a 300 Mb/s bude nejspíš limitujících. Už jsou zde ale technologie pracující na frekvenci 60 GHz a také přenos dat založený na světle. Ukážeme vám, jak bude vypadat bezdrátový přenos budoucnosti.
ANDREAS WINTERER, VRATISLAV KLEGA

Po celém světě existují miliony Wi-Fi sítí. Všechny mají jedno společné – nejsou příliš rychlé. Do budoucna bude nutné přidat na rychlosti. Současný standard 802.11 nabízí rychlost od 2 do 300 Mb/s. Ve specifikaci standardu se počítá i s rychlostí 600 Mb/s, ale v tom případě se kalkuluje s šířkou kanálu 40 MHz (dva spojené kanály), a i tak je rychlost pouze teoretická – v praxi se k ní ani nepřiblížíte. Přestože je 802.11n asi dvakrát rychlejší než většina sítí na světě (802.11g), do budoucna se bude muset přeskočit na mnohem vyšší rychlosti.

VLC přenáší data světlem

Bezdrátový přenos jde několika cestami. Jedna z nich je určena pro kanceláře. Ke konci roku by měl institut IEEE standardizovat VLC (Visible Light Communication). Přenos dat bude zajišťovat světelná dioda a fotosenzor. Zapomeňte na starý infrapřenos (IrDA): pracovníkům ve Fraunhoferově institutu se podařilo dosáhnout přenosové rychlosti 500 Mb/s na vzdálenost 5 metrů. Výhodou je, že LED diody jsou velmi levné součástky. Při použití výkonnějších diod by byl možný přenos i na delší vzdálenost, avšak podle toho, s jakým využitím se počítá, není vyšší výkon potřeba.
Technologií VLC mohou být vybavena různá zařízení: notebooky, tiskárny, mobilní telefony, MP3 přehrávače a další kapesní přístroje. Stačí pouhá dioda a fotosenzor, což jsou miniaturní a levné součástky. Skvělá je také bezpečnost – komunikovat spolu mohou jen zařízení, která se navzájem "vidí". I odposlech je tedy mnohem těžší, než je tomu v případě Wi-Fi. Výhodou je, že hotspoty, nebo spíše LED-spoty, mohou být umístěny kdekoliv. Pokud se do budoucna rozšíří LED osvětlení, každá lampa může být datovou pumpou. Stropní osvětlení tak může být nekončícím přístupovým bodem, ke kterému jsou připojeny tiskárny, počítače i mobilní telefony. Stovky přístupových bodů na malém prostoru, které se navíc navzájem neruší – nic takového u současné Wi-Fi není možné.

450 Mb/s právě teď

Ale zpět do přítomnosti. V současnosti nám jde o navýšení rychlosti. V tomto okamžiku získáme více rychlosti použitím více antén. Je však třeba rozlišovat zapojení antén. I starší zařízení (před 802.11n) mají více antén, jenže ty nefungují tak, aby bylo dosaženo vyšší rychlosti. Jejich úkolem je zajistit lepší pokrytí – v jednom okamžiku vysílá vždy jen jedna z antén, přičemž antény se velmi rychle střídají. Tím je zajištěno lepší pokrytí, ale není zvýšena rychlost.
Přelom přišel právě až s návrhem standardu 802.11n, kdy byla nasazena technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output). Tato zařízení uměla zároveň vysílat a přijímat s více anténami najednou. Bylo využito prostorového multiplexování, v jednom okamžiku tak může být spuštěno několik skutečných paralelních streamů. Jestliže je každá anténa schopna dávat rychlost 150 Mb/s, pak v konfiguraci čtyř antén je možné dosáhnout teoretické rychlosti 600 Mb/s.
V praxi na taková zařízení narazíte jen málokdy. Nejčastěji se setkáte s modely, jejichž maximální teoretická rychlost přenosu činí 300 Mb/s. Nejlepší (a také nejdražší) modely na našem trhu, které si můžete zakoupit, nabízí rychlost 450 Mb/s, v případě, že v sobě kombinují také 5GHz Wi-Fi (802.11a), to může být až zmíněných 600 Mb/s.
Všechny zmíněné rychlosti jsou teoretické, těmto hodnotám byste se stěží přiblížili i v laboratorních podmínkách. V praxi počítejte spíše s poloviční rychlostí. Wi-Fi je rušena nejen okolními sítěmi, ale také různými odrazy, útlumy a interferencemi – všechny tyto jevy mají za následek zpomalení. Jakou maximální rychlost bez rušení je možné očekávat, to ukazuje naše infografika nahoře.

60 GHz: WiGig a WirelessHD

Současná Wi-Fi pracuje na frekvenci 2,4, případně 5 GHz. Možný nástupce se označuje jako WiGig a běží na mnohem vyšší frekvenci – 60 GHz. Je vám tato frekvence povědomá? Jistě. Již v roce 2008 s ní přišly společnosti Intel, LG, Panasonic, Sony, Philips, Toshiba, Broadcom a další. Jejich počin nese název WirelessHD a jedná se o formát pro bezdrátové přenášení multimédií v domácnosti. Počítá se s dosahem maximálně 10 metrů, ale parametry jsou fantastické – přenosová rychlost 28 Gb/s, což znamená FullHD video s obnovovací frekvencí 60 fps a prostorový zvuk v konfiguraci 13.1, navíc při vzorkovací frekvenci 192 kHz/24 b. WirelessHD 1.1 podporuje 3D a může nabídnout rozlišení až 4K (3 656 × 2 664). Formát WirelessHD zatím není příliš rozšířen, ale dáváme mu velkou šanci na uchycení. Bezdrátové HDMI (WHDI) totiž nabídne přenosovou rychlost jen 3 Gb/s, což nebude dostatečně dimenzovaná hodnota.
Ale zpět k WiGig. Bude toto technologie, která nahradí Wi-Fi? Má k tomu dobře nakročeno. Podle všeho by totiž WiGig měl být zpětně kompatibilní s 802.11 Wi-Fi. Teoretická přenosová rychlost by mohla dosáhnout až skvělých 7 Gb/s, což bude rychlost dostatečná pro několik příštích let. Vysoká frekvence má sice výhodu v obrovské přenosové rychlosti, ale trpí dosahem a menší možností průchodu pevnými překážkami. Zatímco sádrokartonovou přepážkou by měl signál bez problémů projít, klasická zeď mu bude činit potíže. Na jednu stranu to omezí dosah, na druhou stranu ale také sníží vzájemné rušení sítí – běžná zeď signály perfektně oddělí.
AUTOR@CHIP.CZ


VLC: BEZDRÁTOVÁ BUDOUCNOST
Levnou a rychlou bezdrátovou komunikaci přinese VLC (Visible Light Communication). Na vzdálenost 5 metrů bude možné dosáhnout rychlosti až 500 Mb/s. Přenos bude bezpečný a bez interferencí okolních sítí.
Přijímač
Malý fotosenzor přeměňuje světelné signály na elektrické impulzy. Nejen notebooky, ale i další zařízení budou vybavena levnými fotosenzory.
Vysílač
Při uploadu se data převedou přímo do světelných signálů a LED je pošle do přijímače.
Přijímač
Data je schopno přijímat jen zařízení, které se nachází ve světelném kuželu. Tím je značně omezena možnost odposlechů bezdrátového přenosu.
Světelná dioda
LED dokážou modulovat světelné signály takovou rychlostí, že přenosová rychlost může dosáhnout 500 Mb/s. Lidé si "blikání" vůbec nevšimnou.


RYCHLOST WI-FI: TEORIE A PRAXE
V nejlepším případě dostanete z Wi-Fi sítě polovinu deklarované rychlosti. Čím více zařízení je do sítě přihlášeno, tím je rychlost pomalejší. Kde se vlastně ztrácí rychlost, kterou by měla síť mít?
Co brzdí Wi-Fi
Polovina deklarované rychlosti padne na opravu chyb a na obsluhu protokolů. Další ztráty mají na svědomí okolní vysílače – DECT základny, mobilní telefony, cizí bezdrátové sítě či jiné zdroje elektromagnetického záření –, a samozřejmě se na zpomalení projevuje útlum signálu, když musí procházet třeba zdmi.


ZRYCHLOVÁNÍ
Zrychlování: Na logaritmické stupnici je vidět, jak narůstá rychlost bezdrátového přenosu. Nejnáročnější je přenos multimédií v reálném čase. Zatímco data mohou "počkat", obraz z Blu-ray přehrávače se zpozdit nesmí. Proto taková dimenzace.


Foto: Anténa = rychlost: Čím více MIMO antén, tím rychlejší síť. Konfigurace antén 4×4 (čtyři pro příjem, čtyři pro vysílání) a rychlost 600 Mb/s je stropem současných Wi-Fi sítí.