IEEE 802.11n - Zrychlete a rozšiřte svou bezdrátovou síť

802.11n významně zvyšuje maximální přenosovou rychlost bezdrátové sítě. Upravuje fyzickou vrstvu a část linkové vrstvy, takzvanou Media Access Control (MAC) podvrstvu. Díky tomu lze dosáhnout zvýšení přenosové kapacity na fyzické vrstvě z nynějších 54 Mbit/s na 600 Mbit/s. Současný stav techniky však umožňuje přenosovou rychlost na fyzické vrstvě „pouze“ 300 Mbit/s při použití 40MHz kanálu. Reálná propustnost se pohybuje okolo 130 Mbit/s.

Ano, 802.11b sliboval 10 Mbit/s a reálná rychlost je menší než 5 Mbit/s. 802.11g nabízel teoretické maximum
54 Mbit/s a poskytuje okolo 20 Mbit/s. I když tedy 802.11n umožňuje rychlost „pouze“ 130 Mbit/s oproti slibovaným 300 Mbit/s, v bezdrátové technologii je to i tak velký krok kupředu.

Odkud se však bere taková ztráta? Jak je uvedeno výše, standard IEEE 802.11n nabízí maximální přenosovou kapacitu 300 Mbit/s. Tu však umožňuje pouze na určitou vzdálenost
a pouze na fyzické vrstvě. Reálná rychlost je pak až poloviční, protože přibližně 30-40% teoretické přenosové kapacity spotřebuje režie MAC podvrstvy. Další ztrátu způsobuje pracovní režim WiFi sítí – a sice Half-Duplex (stanice v jednom okamžiku buď data vysílá, nebo je přijímá). V praxi to znamená, že v ideálním prostředí (bez zarušení a dalších ztrát) lze získat reálnou rychlost nanejvýš 150 Mbit/s. Je zde ovšem další zpomalení – svou vlastní režii má také síťový protokol TCP/IP
i přenosový protokol. Proto je skutečná, změřitelná rychlost
v takové síti ještě nižší a pohybuje se někdo okolo 130 Mbit/s.

Klíčovými vlastnostmi standardu 802.11n jsou MIMO technologie (Multiple-Input Multiple-Output), 40MHz kanál na fyzické vrstvě a funkce shlukování rámců na podvrstvě MAC.

MIMO používá více vysílacích a přijímacích antén. Díky tomu se zvyšuje kapacita přenosu díky přenosu informací po více rádiových kanálech, které se ovšem „vejdou“ do šířky pásma kanálu jediného. Další výhody 802.11n jsou diverzita antén a prostorový multiplexing, s čímž souvisí i prostorové zvýšení dosahu bezdrátové sítě. MIMO technologie počítá s vícecestným šířením signálu. Vícecestné signály jsou odražené signály, které přicházejí do přijímače s určitým zpožděním oproti signálům v přímém směru (LOS).
U sítí založených na standardu 802.11a/b/g bylo vícecestné šíření chápáno jako interference degradující schopnost přijímače obnovit z přijatého signálu obsaženou informaci. MIMO používá diverzitu vícecestných signálů ke zvýšení schopnosti přijímače obnovit ze signálu požadovanou informaci.

V konfiguraci antén MIMO lze použít několik způsobů přenosu dat:

• SDM (Spatial Division Multiplexing) - přenáší různá data na každém kanálu pro přímé zvýšení propustnosti, zatímco prostorová diverzita přenáší stejná data na každém kanále, což díky redundanci
  v přenosu přispívá ke zvýšení robustnosti systému a zlepšení pokrytí.
• Formování paprsku (Beam Forming) - Řídí se směrování a tvar vysílaného signálu v MIMO.

Prostorový tok (spatial stream)
je definován jako několik toků bitů přenášených ve více prostorových dimenzích vytvořených právě více anténami na obou stranách. Častý je nesymetrický počet použitých antén (např. 3x2), více u vysílače, méně u přijímače. Ve skutečnosti nemusí být počet antén roven ani počtu toků - může být použito více antén než prostorových toků (např. 3x3:2 znamená zařízení se třemi vysílacími anténami a třemi přijímajícími anténami se dvěma toky), čímž se už nezvyšuje kapacita (ve zmíněném příkladu zůstává na dvojnásobku propustnosti při použití jediného toku), ale vylepšuje se pokrytí.

Šířka kanálu 40 MHz je další technologie začleněná v 802.11n, která umožňuje současné použítí dvou oddělených nepřekrývajících se kanálů pro přenos dat. 40Mhz mód používá 2 sousední 20MHz kanály.
To umožňuje zdvojení přenosové rychlosti na fyzické vrstvě.

Nový standard je zpětně plně kompatibilní s původními normami stávající bezdrátové sítě 802.11a/b/g, díky čemuž
s nimi bude možné nová zařízení jednoduše propojit, byť za cenu nižší datové propustnosti. Umožňuje pracovat v pásmu 2,4 i 5 GHz. Wi-Fi aliance v dnešní době certifikuje
na 140 bezdrátových produktů (routery, přístupové body, klientské stanice) splňující Draft 2.0.

Také Intelek rozšířil portfolio produktů o „n-kové“ zařízení. Jedná se o profesionální přístupové body Orinoco, unikátní řešení od Extricomu nebo SOHO řešení Tenda.

802.11n a bezdráty obecně se sice rozhodně nemohou rovnat dnešnímu Ethernetu, ať už rychlostí nebo spolehlivostí, avšak je stále populárnější díky neustále se rozrůstající komunitě mobilních uživatelů.