Диапазоне 2 4 ггц работает. Обзор современных беспроводных технологий

Всем известный диапазон для фиксированного радиодоступа – 5 ГГц - уже давно сильно перегружен, помехи год от года растут а клиенты требуют всё большие скорости. Операторы вынуждены искать новые частоты. Кто-то начинает строить опорную сеть на РРЛ, кто-то предпочитает миллиметровые диапазоны типа 70 ГГц. Но это дорого и годится только для ядра сети. А последнюю милю надо строить на чем-то недорогом. Ближайший разрешенный диапазон – 5,9-6,4 ГГц. И наконец в нем появилось хоть какое-то разнообразие.

Изучение распределения частот по России показало, что для практического широкополосного доступа есть не столь много вариантов:


Более подробно в графическом или текстовом виде.
Диапазон 2,4 ГГц - полностью занят сетями малого радиуса действия
Диапазон 3,5 ГГц - практически монополизирован, получить частоты малореально, требуется согласование с первичным владельцем частот.
Диапазон 5 ГГц - классический диапазон, практически исчерпанный в наиболее интересных регионах, новые присвоения практически не выдают, много нелегальных сетей.


Далеко не худший вариант помех в диапазоне 5 ГГц

Диапазон 6-6,4 ГГц - регуляция сходна с 5 ГГц, много свободных частот, мало нелегальных сетей из-за малого распространения оборудования такого диапазона.
Итак - вывод очевиден - нужно развиваться в 6,4 ГГц.
Осталось понять, на чём.
Диапазон 6,4 ГГц не распространён в мире. По сути, лишь в нескольких странах, помимо России он предназначен для коммерческого использования. Следствием этого является крайне скудный выбор оборудования под данный участок эфира: стандартные Wi-Fi чипсеты, популярные в недорогом оборудовании просто не работают выше 5900-6100МГц. Некоторые умельцы перепрошивают версии оборудования на старых Wi-Fi чипах, получая и более высокие частоты, но про мощность и маску сигнала по стандарту можно просто забыть. Даже старые XM airmax, ещё имевши калибровку радиомодуля для верхних диапазонов частот существенно уступают линейке M6, что уж говорить о решениях «от энтузиастов» использующих новые устройства Airmax, неоткалиброванные выше 5850 МГц


Испытания канала точка-точка nanostation m5 (старая аппаратная платформа с compliance test) и nanostation m6 в условиях nearLos 4,43 Км
Видим, что даже наиболее удачные nanostation m5 плохо работают в 6 ГГц диапазоне частот

Расчёт радиотрассы
Итак, о промышленных решениях диапазона 5,9-6,4 ГГц.

Начнём с отечественного производителя.

Компания Infinet , отечественный производитель, находящийся в Екатеринбурге, предлагает решения точка-точка и точка-многоточка для актуальных в России диапазонов частот, в том числе 6-6,4 ГГц.
По сути стандартный Wi-Fi чипсет дополнен здесь частотным конвертором, мощной вычислительной платформой и новой логикой работы, причём двумя на выбор: TDMA и Polling. В итоге мы получаем высокопроизводительную и очень надежную (по многолетней статистике) систему для построения сетей операторов связи.
Режим TDMA позволяет нормальзовать задержку на сети и переиспользовать частоты. Если традиционно для построения 6 секторной базовой станции требуется 6 частот, используя TDMA режим и GPS синхронизацию можно обйтись всего тремя номиналами, благодаря синхронизации оппозитных секторов.


Использование синхронизации секторов существенно экономят ресурсы эфира

Этот небольшой аксессуар позволяет построить базовую станцию из шести секторов в трёх частотах, используя общую частоту для оппозитных секторов.
Вторым решением от Инфинета является Infinet XG, построенный на совершенно иных аппаратных принципах. Фактически, это SDR релейка, работающая в TDD режиме. Очень производительная (>1M пакетов в секунду), до 480 Мбит/с в полосе 40 МГц.

В данном решении можно выделить только один минус - стоимость оборудования.
А что подешевле?
За ответом на этот риторический вопрос операторы традиционно смотрят на Ubiquiti. И как ни странно, решение тут есть. Моделей всего две – база DreamStation M6 с интегрированной антенной 90 градусов и абонентское устройство Nanostation M6 . Для большинства потребностей оператора вполне достаточно.



Линейка Ubiquiti 6-6,4 ГГЦ nanostation M6 , Dreamstation M6 и её диаграмма направленности

Как Вы видите, решения Infinet и Ubiquiti являются антагонистами с точки зрения цены и возможностей.
Infinet - это максимум функционала, невзирая на затраты, Ubiquiti – это канал связи за минимальные деньги.
А как быть, если хочется большей управляемости трафиком, чем предоставляет Ubiquiti, но не за цену Infinet?

Традиционным решением в такой ситуации является оборудование Mikrotik, но оно не производилось в диапазоне 6,4 ГГц… до недавнего времени…
Встречайте, первая ласточка диапазона 5,9-6,4 ГГц - RBSXTG-6HPnD

Как видите, это классическое клиентское/ точка-точка решение Mikrotik со встроенной антенной, сходное с остальными моделями SXT, все отличия - внутри корпуса, в фильтрах и калибровочных таблицах радиомодуля.
Понятно, что изменения радиочипа не затронули иной функционал устройства - и управление трафиком, и возможность работать в качестве точки доступа на месте, правда, 28 градусная антенна не очень этому способствует…
Сведём ключевые возможности устройств в таблицу
Параметры радио интерфейсов.

Сетевые возможности

Общее заключение по вариантам оборудования 6- 6,4 ГГц

Выводы
Долгое время, несмотря на практическое исчерпание ресурсов диапазона 5 ГГц, операторы вынуждены были ютится в нём по причине отсутствия бюджетного оборудования диапазона 6,4 ГГц.
Сейчас ситуация изменилась, помимо производительного но дорогостоящего Infinet у нас сейчас есть два бюджетных решения: Ubiquiti и Mikrotik.
Ubiquiti традиционно выигрывает простотой настройки, а в этом диапазоне - и завершённостью модельного ряда (и абонентская и базовые станции).
Mikrotik предлагает большую, чем Ubiquiti, управляемость трафиком, но пока анонсировал только одно устройство. Будем надеяться, что это только начало.

В статье разберем достоинства и недостатки Wi-Fi 5 ГГц и 2,4 ГГц, что бы вы могли понять что это за технология и что выбрать. Существует масса стандартов и технологий Wi-Fi, названия которых принято брать из букв латинского алфавита: а, b, g, n, ас. Первые четыре наиболее распространенные и встречаются в большинстве Android-устройствах, а теоретическая пропускная способность может колебаться от 11 до 450 мбит/с. Тогда как (ас) только начинает внедряться, но скорость может достигать до 1300 мбит.

На практике, скорость скачивания на устройстве может редко превышать больше 25 мбит, что является следствием ограничения маршрутизатора и создаваемых помех исходящих от соседних точек доступа.

Достоинства и недостатки Wi-Fi 2,4 ГГц

Большинство домашних роутеров недорогие и используют самую распространенную частоту 2,4 ГГц (b, g, n). Как следствие сеть очень перегружена, ведь она имеет три отдельных канала, а при передаче данных используется и вовсе один, которым так же пользуются соседи. В этом частотном диапазоне работает ряд бытовой техникой вроде микроволновой печи или телефона, что может создавать дополнительные помехи.

Из-за этого возникают задержки при передаче пакетных данных, особенно на дальних дистанциях и относительно не высокая скорость. В тоже время можно выделить и несколько ключевых её достоинств:

Достоинства и недостатки Wi-Fi 5 ГГц

Частота 5 ГГц (а, ас) для передачи данных почти не используется. Стандарт (а) устарел, а (ас) только сейчас внедряется в новые смартфоны и планшеты, поэтому многие пользователи могут просто не знать о его возможностях, так как для этого требуется наличие роутера, поддерживающего данную частоту. К счастью такие маршрутизаторы имеют обратную совместимость, а за счет двух антенн раздача может происходить на частоте 2,4 ГГц и 5 ГГц.

Число используемых каналов в диапазоне 5 ГГц – 19, благодаря чему передача данных существенно возрастает, а эфир значительно свободнее. В качестве примера, количество доступных точек доступа (слева 5 ГГц, справа 2,4 ГГц):

В тоже время, несмотря на свою не загруженность сети и высокую пропускную способность, имеется несколько потенциальных недостатков. Прежде всего, зона действия значительно меньше, поэтому использование Wi-Fi интернета в дальнем углу соседней комнаты может быть осложнена. Второе это посторонние предметы, которые на пути сигнала могут создавать помехи, как результат, сигнал, проходя через стенку, существенно ослабевает.

Для стабильной и бесперебойной сети, особенно если устройство находится в прямой зоне видимости, лучше использовать частоту 5 ГГц. Если дистанция до роутера чересчур большая и сопровождается преградами в виде нескольких стен, то 2,4 ГГц. В настройках можно указать автоматическую смену диапазона и не думать о ручном переключении. Единственное условие – иметь соответствующий маршрутизатор, а используемый смартфон или планшет должен поддерживать нужную частоту.

Статья была Вам полезна?

Поставьте оценку - поддержите проект!

На фоне тотального пиара нового стандарта 802.11ac (5 ГГц) со стороны производителей роутеров, давайте немного поговорим о нем. Итак, если послушать весь маркетинговый выброс, складывается впечатление, что в диапазоне 5ГГц диапазонов чуть ли не сотни и места хватит для всех. Так ли это?

Начнем с того, что в стандарте 802.11 b/g/n для частоты 2,4 ГГц существует 3 непересекающихся каналов. Это каналы:

• 1 (2412 МГц)
• 6 (2437 МГц)
• 11 (2462 МГц)

При этом речь идет о каналах шириной 20 МГц. Для 802.11n можно использовать ширину канала 20/40 МГц. Большая ширина канала обеспечивает большую скорость. Т.е. если вы начинаете использовать ширину в 40 МГц, канал начинает пересекаться с 7 каналами + по 0.5 канала с каждой стороны.

И если таких умников много - эфир забивается, точки начинают мешать друг другу, что приводит к повышению значений Noise Level (уровень шума) и снижению SNR (соотношение сигнал/шум). Как итог - реальная скорость падает. В северной Америке используется всего 11 каналов - с 1 по 11. В Европе и Азии доступны также 12 и 13-й каналы.

В частотном диапазоне 5 ГГц доступно 23 неперекрывающихся канала по 20 МГц. Здесь уже можно использовать не только ширину 20/40 МГц, но и широкий канал в 80 МГц (основной + вспомогательный).

Первый блок каналов UNII-1 (Lower, нижний) - частота от 5180 до 5240, доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц:

Второй блок UNII-2 (Middle, средний) - частота от 5260 до 5320, доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц:

Третий блок UNII-2 (Extended, расширенный) - частота от 5500 до 5700, доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц:

Четвертый блок UNII-3 - частота от 5745 до 5805, доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц:

Отдельно существуют 3 группы каналов:

• Japan (каналы: 8, 12, 16; диапазон 5040-5080)
• US Public Safety (каналы: 184, 188, 192, 196; диапазон 4920-4980)
• ISM (канал 165, частота 5825)

Стандартом 802.11ac предусмотрено использование групп UNII-1, UNII-2 (обе) и UNII-3, т.е. суммарно 23 канала. Благодаря чему, при использовании ширины канала в 80 МГц, доступно 5 непересекающихся каналов. Этой же спецификацией предусмотрена возможность объединения 2-х каналов по 80 МГц, что в итоге дает 160 МГц.

802.11ac - от теории к практике

И все было бы так радужно, если бы устройства были более доступны и поддерживали все 23 канала. Оборудование начального уровня поддерживает только 4 канала из группы UNII-1. Встречал хорошее оборудование, которое поддерживает UNII-1 + UNII-2 + UNII-3. А вот UNII-2 Extended не встречал вовсе. В комментариях вы можете отписаться, есть ли у вас оборудование с поддержкой стандарта 802.11ac, и какие каналы оно поддерживает. Думаю, на будущее многим будет интересно и полезно.

Немаловажная деталь, радиус действия 802.11ac - меньше (!).

Гаджетов с Wi-Fi становится всё больше и больше. Сети 2.4 гГц уже плохо работают из-за большого количества устройств? Вы тоже это заметили? Даже при использовании 1, 5, 9 и 13-ого канала невозможно получить приемлемую ёмкость и суммарную производительность сети? Ну что-же есть хорошая новость. Диапазон 5гГц практически полностью свободен сейчас. И кроме того там каналов доступных для размещения точек доступа значительно больше. Целых 19 для размещения с шириной в 20 мГц с минимальным пересечением. Практически любое устройство Apple может использовать 5 гГц с 802.11A/N стандартом. Кроме того именно в этом диапазоне они предпочитают работать если есть возможность выбирать. Новейший стандарт Wi-Fi 802.11AC может использовать ширины каналов в 20/40/80 мГц. Новые MacBook предпочитают работать с шириной канала 80 мГц если это возможно. Диапазон 2.4 гГц иссяк в 2017 году и новый стандарт Wi-Fi не поддерживает его. Ну что-же теперь есть повод раскрутить директора на новые точки доступа с поддержкой 802.11A/N/AC (шутка). 802.11AC начал появляться в устройстах Apple в 2013 году, а теперь им оснащают все продукты. Скоро за компанией из Купертино "подтянутся" и другие вендоры.

Проведём исследование совместимости Wi-Fi устройств с частотами 5гГц. При использовании iPhone 5s c MikroTik hAP AC lite я заметил, что он не подключатся к сети при смене частоты на точке доступа. Сначала я решил что это региональность не та, поэтому решил написать соответствующую статью. Версия Router OS 6.38.5

Зайдём в MikroTik на вкладку с интерфейсами и откроем wlan2. Выберем регион Belarus.

Покажу скрин с MikroTik выбора частоты для нашего региона. Он огромен:

На столе была протестирована возможность подключения со всеми вариантам частот. Дипазоны 5180-5320, 5500-5700 разрешены для использования в нашей стране. 19 не пересекающихся каналов шириной 20 мГц (width) выделены жирным. Для региона unaited state 2 по секрету сказать дополнительно предлагается диапазон 5705-5825 мГц. Apple iPhone 5s оказался способен работать и в нём без изменения региона (Беларусь). Как видно частоты хватит всем:-)

Выставим ширину канала 20/40 мГц Ce и продолжим исследование. Интересным оказалось то что смартфон смог подключиться к сети только в диапазоне 5180-5320, 5500-5580. Что это ошибка в ПО? Или в нашем регионе запрещены широкие каналы в диапазонах 5600-5700, 5705-5825? В любом случае это надо иметь ввиду. Выходит у нас есть только 6 а не 9 непересекающихся каналов шириной 40 мГц. Мы ведь хотим чтобы все устройства смогли заработать с сетью 5 гГц?

Выставим ширину канала 20/40/80 мГц Ce. Теперь мы смогли подключиться, только когда частота точки доступа была выставлена 5180, 5260, 5500. Итого только 3 непересекающихся канала в которых можно получить максимальную совместимость с iPhone 5s настроенным на Белорусский регион.

При использовании частоты 5260-5580 мГц следует обратить внимание что точка доступа Wi-Fi включается не сразу, а с задержкой 60 секунд. Для 5600-5640 задержка видимо ещё больше.

Судя по надписи и вспоминая историю развития Router OS можно предположить, что идёт поиск сигналов радара и если они будут обнаружены точка доступа не включится. В диапазоне 5705-5825 - такого нет.

Напомню что каналы 12 и 13 разрешённые у нас для диапазона 2.4 гГц не могут быть использованы некоторыми устройствами привезеными из других регионов. Возможна и обратная ситуация: устройство сертифицированное для нашего региона может не подключиться к диапазану у нас не разрешённому. MacBook Air с Белорусским регионом не смог увидеть сеть в диапазоне 5600-5640*, поэтому, чтобы обеспечить максимальную совместимость с клиентскими устройствами советую не использовать эти частоты. Также следует ограничить использование каналов шириной 20/40 и 20/40/80 мГц только для 5120-5300, 5500-5580 мГц. Это позволит всем устройствам разработанным и сертифицированным для нашего региона подключиться (их ведь большинство).

* - MacBook в отличии от iPhone берут код региона по устаревшему протоколу 802.11d и совместимость с сетями Wi-Fi может быть иной.

И для тех кто хочет чтобы его ноутбук работал даже с теми сетями которые неправильно сконфигурированы, рекомендуем в настройках сетевого адаптера выбрать поддержку всего диапазона частот. В центре управления сетями и общим доступом можно настроить модуль Wi-Fi:

Согласно Белорусского законодательства использовать клиентские устройства которые могут работать в диапазонах не разрешённых в нашей стране не запрещено. А вот точки доступа эксплуатировать не на тех частотах нельзя.

p.s. Производительность какая у 802.11AC? Я своими глазами видел пропускную способность между клиентом и точкой доступа до 160 Mbps с шириной канала 80 мГц схемой MIMO 1x1 по SMB протоколу. B 802.11AC стандарте ограничены не только частоты и ширины каналов для определённых регионов, но и разного рода технологии. В большинстве стран СНГ запрещена технология формирования луча влияющая на производительность.

Обучение: Как настроить MikroTik с нуля?

Научитесь работать с оборудованием MikroTik и RouterOS по видеокурсу « ». Проходите уроки в комфортном темпе и когда удобно – все материалы остаются у вас бессрочно. В курс входит 162 видеоурока, 45 лабораторных работ, вопросы для самопроверки и конспект. Пройдя курс, вы сможете настроить маршрутизатор MikroTik с нуля, даже если у вас не будет в наличии реального оборудования. Начало курса можно посмотреть бесплатно, оставив заявку .

Прочитано 30296 раз Последнее изменение Понедельник, 11 Март 2019 22:47