Jak zapojíme síť: WiFi bez tajemství

Pro rychlé pochopení funkce WiFi bude nejlepší si tuto problematiku předvést na funkci obyčejných kapesních vysílaček. To jsou malé rádiové zařízení, které dokáží vysílat a přijímat signál. Jakmile chceme vysílat, mluvíme do mikrofonu a ve vysílačce se náš hlas přemění na rádiový signál, který je následně vyslán pomocí antény. Druhá vysílačka dokáže pomocí své antény vyslaný signál zachytit a opět jej přeměnit na hlas, který vypustí z reproduktoru. Takovéto obyčejné vysílačky pracují se signálem o síle kolem 0,25 W a jsou dosažitelné na vzdálenost přesahující 3 km.

Nyní si představte, že chcete spojit dva počítače pomocí těchto vysílaček. Aby bylo vše funkční, je třeba provést několik zásadních kroků:

• každý počítač vybavíme vysílačkou
• každému počítací přidáme schopnost určit, zda chce přijímat či vysílat
• naučíme počítače přeměnit binární data (jedničky a nuly) na dva různé druhy pípnutí, které dokáže vysílačka jak vyslat, tak i přijmout a následně opět převést na jedničky a nuly.

Můžete si být naprosto jistí, že tato metoda bude bezesporu naprosto funkční pouze s tím omezením, že přenosové rychlosti budou neskutečně nízké. To je dáno tím, že vysílačky jsou určeny pro přenos lidského hlasu (nekvalitně), který není náročný na přenosové kapacity - řádově 1 kbps.

Rádiová elektronika ve WiFi zařízeních není příliš odlišná od vzorových vysílaček. Dokáže měnit jedničky a nuly na rádiový signál, který umí vyslat i přijmout. Avšak pár zásadních rozdílů zde přeci jen najdeme:

• WiFi zařízení pracující se standardem 802.11b a 802.11g pracují v přenosovém pásmu 2,4 GHz, zařízení 802.11a používají pro přenos pásmo 5 GHz. Na rozdíl od vysílaček, které jsou běžně provozovány na frekvenci 49 MHz.
• WiFi zařízení používají daleko robustnější a důmyslnější kódovací mechanizmus, který přináší značné navýšení přenosových rychlostí. Pro 802.11a a 802.11g se tento mechanizmus označuje orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) a pro 802.11b Complementary Code Keying (CCK).
• Rádio pro WiFi dokáže měnit přenosové frekvence. 802.11b dokáže přímo vysílat na kterémkoliv ze tří pásem, nebo může rozdělit šířku přenosového pásma na mnoho kanálů a přepínat se mezi nimi. Díky tomu je umožněná komunikace několika WiFi zařízení současně bez obav, že se budou navzájem rušit.

Díky vyšším přenosovým frekvencím a kódovacím algoritmům dokáže WiFi pracovat s daleko větším množstvím dat současně. Na rozdíl o 1 kbps u vysílaček, pracuje 802.11b s 11 Mbps, 802.11g s 54 Mbps a 802.11n dokonce s 300 Mbps.

Možná nyní máte v označení jednotlivých standardů trochu zmatek a říkáte si, kde se všechny vzaly. Má je na svědomí společnosti IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), která vytvořila standard 802.11 pro označení všech bezdrátových sítí a jejich snadnou identifikaci.

Podstatnou nevýhodou standardů využívajících volné pásmo 2,4 GHz je právě ten fakt, že se jedná o pásmo bezlicencové. Díky tomu nemůže nikdo zakázat zřízení nové bezdrátové sítě. To s sebou ale nese problém, že toto pásmo je již velmi zahlceno a dochází tak k častému rušení, nebo se provozované sítě stávají prakticky nefunkční.

Jediné, na co musí zřizovatel myslet, je limit daný Českým telekomunikačním úřadem, který stanovuje maximální vyzářený výkon zařízení na 100 mW. Bohužel to, že je pásmo zcela neomezené, si neuvědomují pouze běžní uživatelé, ale i velké společnosti, které jej pak využívají pro rádiové přenosy svých produktů - například bezdrátové domácí telefony, bluetooth adaptéry a počítačové periferie. Jejich vyzářený výkon je sice velmi nízký, ale i tak dokáží způsobit nežádoucí rušení.
Aby byla šance provozovat alespoň několik nezávislých sítí ve stejné lokalitě, máme k dispozici několik jednotlivých kanálů v rozmezí od 2,412 - 2,484 GHz. Díky tomu můžeme jednu síť nastavit pro přenos na prvním kanále a druhou například na pátém a tím je každá provozována na nepatrně odlišném pásmu (rozumějte frekvenci), což ve výsledku zajistí jejich oddělení. Počet jednotlivých kanálů se liší podle kontinentu - v Americe a Kanadě jich mají 11, v Evropě 13 a v Japonsku dokonce 14.