Wi-Fi: Jak si zajistit velké pokrytí, rychlost a silný signál

Kolem Wi-Fi signálu a jeho vysílání i příjmu koluje řada mýtů a uživatelé se pak diví, proč je připojení tak pomalé. Pojďte se s námi podívat do tajů šíření Wi-Fi signálu.
Kapitoly článku

Bezdrátová síť Wi-Fi už je prakticky v každé domácnosti s notebookem či chytrým telefonem – stačí si koupit Wi-Fi router. Pokrýt kvalitně bezdrátovou sítí celý dům tak, aby byl v každém koutě nejen signál, ale také vysoká rychlost připojení, vyžaduje již hlubší technické znalosti. Totéž platí i o venkovních Wi-Fi řešeních. Musíte mít povědomí o všech používaných standardech, o Wi-Fi kanálech ve 2,4GHz i 5GHz pásmu, o anténách, citlivostech zařízení, útlumech a odrazech prostředí a o technologiích, jako je MIMO či Beamforming.

Klepněte pro větší obrázek

Od zastaralých standardů ruce pryč

Standardů Wi-Fi je celá řada, od prvního 802.11 (bez písmene) až po nejnovější 802.11ac a 802.11ad. Na 802.11 a 802.11b (11 Mb/s) však již můžete zapomenout. Jsou zastaralé, z dnešního pohledu zcela nevyhovující a spousta zařízení už je ani nepodporuje.

O velké rozšíření Wi-Fi se u nás postaral až 802.11g se signálovou rychlostí až 54 Mb/s. Komunikuje pouze ve 2,4GHz pásmu a používá modulaci OFDM nebo starší DSSS kvůli kompatibilitě s 802.11b. Právě tato kompatibilita ale může být zdrojem snížení propustnosti celé sítě, pokud by se v ní ocitlo staré zařízení se standardem 802.11b. Ovšem i standard 802.11g je dnes již zastaralý, a to nejen kvůli nízké rychlosti, ale hlavně proto, že nemá implementovánu podporu šifrování WPA2 – používá starý prolomitelný WEP. Navíc může být jediné zařízení 802.11g důvodem snížení propustnosti celé Wi-Fi sítě postavené na 802.11n.

Fyzické (synchronizační) versus reálně (TCP) rychlosti:

StandardMIMOSynchronizační rychlost (20 MHz)Synchronizační rychlost (40 MHz)Rychlost TCP (20 MHz)Rychlost TCP (40 MHz)
802.11ne2 Mb/snepodporuje0,8 Mb/snepodporuje
802.11bne11 Mb/snepodporuje4,4 Mb/snepodporuje
802.11gne54 Mb/snepodporuje21,6 Mb/snepodporuje
802.11ane54 Mb/snepodporuje21,6 Mb/snepodporuje
802.11n1T1R75 Mb/s150 Mb/s30 Mb/s60 Mb/s
802.11n2T2R150 Mb/s300 Mb/s60 Mb/s120 Mb/s
802.11n3T3R225 Mb/s450 Mb/s90 Mb/s180 Mb/s
802.11n4T4R300 Mb/s600 Mb/s120 Mb/s240 Mb/s
StandardMIMOSynchronizační rychlost (80 MHz)Synchronizační rychlost (160 MHz)Rychlost TCP (80 MHz)Rychlost TCP (160 MHz)
802.11ac1T1R433 Mb/s866 Mb/s173 Mb/s346 Mb/s
802.11ac2T2R866 Mb/s1 732 Mb/s346 Mb/s693 Mb/s
802.11ac4T4R1 732 Mb/s3 464 Mb/s693 Mb/s1 385 Mb/s
802.11ac8T8R3 464 Mb/s6 928 Mb/s1 385 Mb/s2 771 Mb/s

Z důvodu omezeného frekvenčního pásma na 2,4 GHz vznikl ještě standard 802.11a, který je totožný s 802.11g, komunikace však probíhá v 5GHz pásmu. Ten již používá striktně modulaci OFDM a má větší vyzařovací výkon, proto se používal na velké vzdálenosti. I 802.11a už je ale zastaralým standardem kvůli nízké maximální rychlosti 54 Mb/s, stejné jako u 802.11g.

Vyžadujte plný 802.11n s MIMO

Zcela nejrozšířenějším je dnes standard 802.11n, který může komunikovat v obou pásmech (2,4 i 5 GHz). Úpravou fyzické a linkové vrstvy a zavedením technologie MIMO (vícecestné šíření signálu) přináší reálnou rychlost i více než 100 Mb/s. Existují však routery a i mnohé notebooky pouze s jedinou anténou (1T1R – jedna anténa u vysílače, jedna u přijímače), takže nemohou využít technologii MIMO, čímž teoretická rychlost klesá na 150 Mb/s (reálně 5–6 MB/s). Tento odlehčený standard mívá přezdívku 802.11n-lite či N150 a doporučuji vám se mu vyhnout. Dosáhnout fyzické rychlosti 150 Mb/s totiž patří v zarušeném pásmu 2,4 GHz většinou do říše sci-fi, jelikož jde o hodnotu při šířce kanálu 40 MHz. Často dostanete z takového Wi-Fi routeru jen šíři kanálu 20 MHz a fyzická rychlost klesne na 72 Mb/s (reálně 2–3 MB/s).

Technologie MIMO přináší výrazné zvýšení rychlosti díky tomu, že je vysíláno více signálů vícero anténami a na straně přijímače také více anténami přijímáno. Antény musí být natočeny různě, aby šly signály jinými cestami a navzájem se nerušily. V cíli se poskládají dohromady a data jsou přenášena s výslednou až 2× (2T2R), 3× (3T3R) či 4× (4T4R) vyšší rychlostí oproti n-lite. Problémem ale samozřejmě je obsazení dalších kanálů.

Velký pozor na kanály

Ve 2,4GHz pásmu je v Evropě k dispozici celkem třináct kanálů, a to od frekvence 2,401 do 2,483 GHz, což znamená, že je k dispozici celková šířka pásma pouze 82 MHz. Kanály se navzájem překrývají, takže je výsledkem, že existují ve skutečnosti pouze tři nepřekrývající se kanály (pro šířku pásma 20 MHz) – 1, 6 a 11 (2,401 až 2,423 GHz; 2,426 až 2,448 GHz a 2,451 až 2,473 GHz). Ve 2,4GHz pásmu tak mohou fungovat maximálně tři N150 Wi-Fi routery, aniž by se navzájem rušily, všechny ovšem pouze s 20MHz šířkou pásma, tedy fyzickou rychlostí 72 Mb/s. Pokud byste chtěli šířku pásma 40 MHz (fyzická rychlost 150 Mb/s), můžete použít jen kanály 1 a 9 v případě použití dvou routerů vedle sebe, a i přesto se budou pásma mírně překrývat.

 

Ve 2,4GHz pásmu existují pouze tři 20MHz kanály, které se navzájem nepřekrývají, a tím i neruší. V 5GHz je jich devatenáct

 

Vzájemné mírné překrývání kanálů s šířkou 40 MHz je důvodem, proč ani v ideálním případě, kdy ve 2,4GHz pásmu není žádné rušení, v něm nikdy nedosáhnete plné fyzické rychlosti 300 Mb/s. Dva streamy vysílané dvěma anténami se budou navzájem mírně rušit. Proto je N300 plně využito až v 5GHz pásmu, kde je k dispozici mnohem větší šířka pásma. Přesto má N300 s šířkou pásma 20 MHz pro 2,4GHz pásmo mnohem větší smysl než N150 s šířkou pásma 40 MHz. Důvodem je právě silné rušení (Bluetooth, bezdrátové adaptéry, vše běžící na 2,4 GHz) a jiné Wi-Fi sítě. Zatímco dva 20MHz streamy není problém přenést (fyzická rychlost 150 Mb/s), jeden 40MHz bývá problémem. Pokud tedy chcete rychlou Wi-Fi, vyhněte se nejen jednostreamovým Wi-Fi routerům, ale také Wi-Fi kartám v noteboocích, telefonech a jiných zařízeních.

Frekvenční rozsahy kanálů ve 2,4GHz pásmu (2 401 až 2 483 MHz):
Pouze tři nepřesahující se 20MHz kanály (1, 6 a 11), celková šířka pásma jen 82 MHz

Kanál12345678910111213
Začátek2 401 MHz2 404 MHz2 411 MHz2 416 MHz2 421 MHz2 426 MHz2 431 MHz2 436 MHz2 441 MHz2 446 MHz2 451 MHz2 456 MHz2 461 MHz
Konec2 423 MHz2 428 MHz2 433 MHz2 438 MHz2 443 MHz2 448 MHz2 453 MHz2 458 MHz2 463 MHz2 468 MHz2 473 MHz2 478 MHz2 483 MHz

Frekvenční rozsahy kanálů v 5GHz pásmu (5 180 až 5 700 MHz):
Devatenáct nepřesahujících 20MHz kanálů, celková šířka pásma 520 MHz

Kanál3640444852566064100104108112116
Frekvence5 180 MHz5 200 MHz5 220 MHz5 240 MHz5 260 MHz5 280 MHz5 300 MHz5 320 MHz5 500 MHz5 520 MHz5 540 MHz5 560 MHz5 580 MHz
Kanál120124128132136140 
Frekvence5 600 MHz5 620 MHz5 640 MHz5 660 MHz5 680 MHz5 700 MHz

Zatímco u pásma 2,4 GHz je frekvenční rozsah pouhých 82 MHz, u 5GHz činí vysokých 520 MHz (od 5,18 do 5,70 GHz). K dispozici je zde celkem devatenáct kanálů s šířkou 20 MHz, které se již navzájem nepřekrývají. Tento fakt je společně s minimálním rušením ostatními zařízeními má za následek skutečně vysokorychlostní přenos dat.

U 5GHz sítě však nastává problém s menším dosahem signálu, kterému dělají překážky větší problém než u 2,4GHz sítě. Při šířce kanálu 40 MHz může v 5GHz pásmu komunikovat souběžně devět zařízení, aniž by se navzájem rušily. Výsledkem jsou celkem čtyři při MIMO 2T2R (N300) nebo tři při MIMO 3T3R (N450). U nového standardu 802.11ac je však již šířka kanálu 80 MHz (fyzická rychlost 433 Mb/s pro jeden stream), takže u třech streamů (3T3R) obsadíte téměř polovinu 5GHz pásma. Vzájemně se nerušící Wi-Fi 802.11ac routery s fyzickou rychlostí 1 300 Mb/s tak mohou být vedle sebe jen dva. V budoucnu je tedy lze očekávat, že i 5GHz pásmo bude hodně obsazené. Zvyšují se totiž nejen požadavky na rychlost, ale také počet uživatelů, kteří Wi-Fi používají.

Jak rozšířit pokrytí

Metod, jak rozšířit pokrytí Wi-Fi sítě, je hned několik. Tím nejjednodušším je vložit do sítě tzv. Wi-Fi universal repeater (univerzální opakovač). Ten neudělá nic jiného, než že přijme Wi-Fi signál a na stejném kanálu jej pošle dál. Musí na stejném, jelikož nemá dvě rádiová rozhraní. Výsledkem je přibližně poloviční rychlost za tímto opakovačem, nehledě k tomu, že musíte opakovač umístit samozřejmě tam, kde je silný signál ze zdroje, jinak bude rychlost ještě mnohem nižší.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Pro pokrytí většího prostoru Wi-Fi routery v pásmu 2,4 GHz musíte střídat nejlépe tři nepřekrývající se kanály 1, 6 a 11 nebo pouze mírně se překrývající 1, 5, 9 a 13

Další možností je systém WDS (Wireless Distribution System). Po rozmístění Wi-Fi routerů je složitě bezdrátově propojíte, ovšem opět bude za každým průchozím routerem degradována rychlost na polovinu, vše se děje na stejném kanále. Jediným rozumným bezdrátovým řešením WDS je použít pro páteřní síť 5GHz pásmo, opět ale narážíte na problém, že musíte použít hodně síťových prvků (routery musí být v místech silného signálu těch předchozích). Stejně jako repeater se tak WDS hodí spíše na dokrytí prostoru.

Skutečným plnohodnotným Wi-Fi systémem, který pokryje i velkou budovu s více patry vysokorychlostní bezdrátovou sítí, je vzájemné propojení Wi-Fi AP či routerů kabelem nebo jiným typem sítě (např. powerline). V případě budování takové sítě si ale musíte dát pozor, aby se navzájem Wi-Fi routery nerušily a dát každý na jiný kanál – nejlépe střídat kanály 1, 6 a 11 u 2,4 GHz sítě a šíře kanálu 20 MHz. Pokud to prostředí neumožňuje, lze střídat kanály 1, 5, 9 a 13, jsou s minimálními přesahy.

Témata článku: Hardware, Technologie, Tipy, Wi-Fi, Center, Mimo, Repeater, Heat, Versus, Powerline

120 komentářů

Nejnovější komentáře

  • jirkalbc 16. 4. 2015 21:37:02
    Ahoj, přesně tohle jsem taky u routeru řešil díky za info.A ještě mě...
  • Walkeer_CZ 9. 2. 2014 22:43:02
    802.11g je dnes již zastaralý, a to nejen kvůli nízké rychlosti, ale...
  • Ml 9. 2. 2014 0:49:36
    Mate prosim nekdo doporuceni na WIFI NAS a jaky nejlepsi router k tomu...
Určitě si přečtěte

Sbíječky vyměnili za klávesnice. Nový projekt má za cíl přeučit horníky na programátory

Sbíječky vyměnili za klávesnice. Nový projekt má za cíl přeučit horníky na programátory

** Programátorů je málo a horníků bez práce po uzavření dolu Paskov bude moc ** Problém řeší unikátní projekt ** Pilotní kurz dává naději, že by z horníků mohli být použitelní kodéři

28.  11.  2016 | David Polesný | 78

ASUS ZenBook 3 se začal prodávat v Česku. Je ve všem lepší než MacBook, ale bude to stačit?

ASUS ZenBook 3 se začal prodávat v Česku. Je ve všem lepší než MacBook, ale bude to stačit?

** Novinka od Asusu míří přímo proti MacBooku od Applu ** Nabídne daleko více výkonu za stejné peníze

2.  12.  2016 | David Polesný | 118