Utilizare radio de 2,4 GHz - 2.4 GHz radio use
Există mai multe utilizări ale benzii de 2,4 GHz . Pot apărea interferențe între dispozitivele care funcționează la 2,4 GHz . Acest articol detaliază diferiții utilizatori ai benzii de 2,4 GHz, modul în care cauzează interferențe altor utilizatori și modul în care aceștia sunt predispuși la interferențe din partea altor utilizatori.
Telefon
Multe dintre telefoanele fără fir și monitoarele pentru bebeluși din Statele Unite și Canada utilizează frecvența de 2,4 GHz, aceeași frecvență la care funcționează standardele Wi-Fi 802.11b , 802.11g și 802.11n . Acest lucru poate provoca o scădere semnificativă a vitezei sau, uneori, blocarea totală a semnalului Wi-Fi atunci când are loc o conversație la telefon. Cu toate acestea, există mai multe modalități de a evita acest lucru, unele simple și altele mai complicate.
- Folosind telefoane cu fir, care nu transmit.
- Utilizarea telefoanelor fără fir care nu utilizează banda de 2,4 GHz.
- Folosind banda de 5 GHz.
- Telefoanele DECT 6.0 (1,9 GHz), 5,8 GHz sau 900 MHz, disponibile în mod obișnuit astăzi, nu folosesc banda de 2,4 GHz și, prin urmare, nu interferează.
- Telefoanele VoIP / Wi-Fi partajează stațiile de bază Wi-Fi și participă la protocoalele de contestare Wi-Fi.
- Sunt disponibile mai multe canale Wi-Fi diferite și este posibil să se evite canalele telefonului.
Uneori, ultimul nu va avea succes, deoarece numeroase telefoane fără fir folosesc o funcție numită Digital Spread Spectrum . Această tehnologie a fost concepută pentru a îndepărta ascultătorii, dar telefonul va schimba canalele la întâmplare, lăsând niciun canal Wi-Fi sigur de interferențele telefonului.
Bluetooth
Dispozitivele Bluetooth destinate utilizării în rețele personale cu rază scurtă de acțiune funcționează de la 2,4 la 2,4835 GHz. Pentru a reduce interferențele cu alte protocoale care utilizează banda de 2,45 GHz, protocolul Bluetooth împarte banda în 80 de canale (numerotate de la 0 la 79, fiecare cu 1 MHz lățime) și schimbă canalele de până la 1600 de ori pe secundă. Versiunile mai noi ale Bluetooth au, de asemenea, Adaptive Frequency Hopping, care încearcă să detecteze semnalele existente în banda ISM , cum ar fi canalele Wi-Fi , și să le evite prin negocierea unei hărți a canalelor între dispozitivele Bluetooth comunicante.
S-a dovedit că standardul cablului USB 3.0 al computerului generează cantități semnificative de interferențe electromagnetice care pot interfera cu orice dispozitiv Bluetooth conectat de un utilizator la același computer.
Wifi
 Vechea siglă Wi-Fi Alliance
| |
| Introdus | Septembrie 1998 |
|---|---|
| Hardware compatibil | Calculatoare personale , console de jocuri , televizoare , imprimante , telefoane mobile |
Wi-Fi ( / w aɪ f aɪ / ) este o tehnologie pentru radio , rețeaua locală fără fir de dispozitive bazate pe IEEE 802.11 standardele. Wi-Fi este o marcă comercială a Wi-Fi Alliance , care restricționează utilizarea termenului certificat Wi-Fi la produsele care finalizează cu succes testarea certificării de interoperabilitate .
Dispozitivele care pot utiliza tehnologiile Wi-Fi includ desktop-uri și laptopuri , console de jocuri video , smartphone-uri și tablete , televizoare inteligente , playere audio digitale, mașini și imprimante moderne. Dispozitivele compatibile Wi-Fi se pot conecta la Internet printr-o rețea WLAN și un punct de acces wireless . Un astfel de punct de acces (sau hotspot ) are o rază de acțiune de aproximativ 20 de metri (66 picioare) în interior și o rază de acțiune mai mare în aer liber. Acoperirea cu hotspot poate fi la fel de mică ca o singură cameră cu pereți care blochează undele radio sau la fel de mare cât mai mulți kilometri pătrați realizată prin utilizarea mai multor puncte de acces suprapuse.
Există diferite versiuni de Wi-Fi, cu intervale diferite, benzi radio și viteze. Wi-Fi folosește cel mai frecvent benzile radio UHF de 2,4 gigahertz (12 cm) și 5,8 gigahertz (5 cm) SHF ISM ; aceste benzi sunt împărțite în mai multe canale. Fiecare canal poate fi împărțit în timp de mai multe rețele. Aceste lungimi de undă funcționează cel mai bine pentru linia de vedere . Multe materiale obișnuite le absorb sau reflectă, ceea ce restrânge și mai mult raza de acțiune, dar poate tinde să contribuie la minimizarea interferențelor dintre diferite rețele în medii aglomerate. La distanță scurtă, unele versiuni de Wi-Fi, care rulează pe hardware adecvat, pot atinge viteze de peste 1 Gbit / s.
Oricine se află în raza de acțiune cu un controler de interfață de rețea fără fir poate încerca să acceseze o rețea; din acest motiv, Wi-Fi este mai vulnerabil la atac (numit interceptare ) decât rețelele prin cablu. Accesul protejat Wi-Fi (WPA) este o familie de tehnologii create pentru a proteja informațiile care se deplasează pe rețelele Wi-Fi și include soluții pentru rețelele personale și de întreprindere. Caracteristicile de securitate ale WPA au inclus protecții mai puternice și noi practici de securitate, pe măsură ce peisajul de securitate s-a schimbat de-a lungul timpului.
Pentru a garanta nicio interferență în niciun caz, protocolul Wi-Fi necesită o separare a canalelor de 16,25 până la 22 MHz (așa cum se arată mai jos). Spațiul rămas de 2 MHz este utilizat ca bandă de protecție pentru a permite o atenuare suficientă de-a lungul canalelor de margine. Această bandă de protecție este utilizată în principal pentru a găzdui routere mai vechi cu chipset-uri de modem predispuse la ocuparea completă a canalului, deoarece majoritatea modemurilor WiFi moderne nu sunt predispuse la ocuparea excesivă a canalelor.
.svg)
În timp ce frecvențele suprapuse pot fi configurate și vor funcționa de obicei, acestea pot provoca interferențe care duc la încetiniri, uneori severe, în special în cazul utilizării grele. Anumite subseturi de frecvențe pot fi utilizate simultan în orice locație fără interferențe (a se vedea diagramele pentru alocări tipice):
Cele mai multe țări Reprezentarea grafică a canalelor LAN fără fir în banda de 2,4 GHz. Notă „canalul 3” din diagrama de 40 MHz de mai sus este adesea etichetat cu numerele canalului de 20 MHz „1 + 5” sau „1” cu „+ Upper” sau „5” cu „+ Lower” în interfețele routerului și „11 „ca„ 9 + 13 ”sau„ 9 ”cu„ + Upper ”sau„ 13 ”cu„ + Lower ”.
America de Nord Reprezentarea grafică a canalelor LAN fără fir în banda de 2,4 GHz. Notă „canalul 3” în diagrama de 40 MHz de mai sus este adesea etichetat cu numerele canalului de 20 MHz „1 + 5” sau „1” cu „+ Superior” sau „5” cu „+ Jos” în interfețele routerului.
Cu toate acestea, distanța exactă necesară atunci când emițătoarele nu sunt colocate depinde de protocol, viteza de date selectată, distanțele și mediul electromagnetic în care este utilizat echipamentul.
| Separarea canalului: | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Atenuare (dB) | 0 | 0,3–0,6 | 1.8–2.5 | 6.6–8.2 | 23,5–35 | 49.9–53.2 |
Atenuarea prin canal relativ se adaugă la cea datorată distanței și efectelor obstacolelor. Conform standardelor, pentru emițătoarele pe același canal, emițătoarele trebuie să transmită pe rând dacă pot detecta reciproc 3 dB deasupra pardoselii cu zgomot ( podeaua cu zgomot termic este în jur de -101 dBm pentru canalele de 20 MHz). Pe de altă parte, emițătoarele vor ignora emițătoarele de pe alte canale dacă puterea semnalului atenuat de la acestea este sub un prag P th care, pentru sistemele non -Wi-Fi 6 , este între -76 și -80 dBm.
Deși pot exista interferențe (erori de biți) la un receptor, acest lucru este de obicei mic dacă semnalul recepționat este cu peste 20 dB peste puterea atenuată a semnalului de la emițătoare pe celelalte canale.
Efectul general este că, dacă există o suprapunere considerabilă între emițătoarele de canale adiacente, acestea vor interfera adesea între ele. Cu toate acestea, utilizarea fiecărui al patrulea sau al cincilea canal, lăsând clar trei sau patru canale între canalele utilizate, poate provoca mai puține interferențe decât canalele de partajare, iar spațierea mai restrânsă poate fi utilizată la distanțe suplimentare.
ZigBee / IEEE 802.15.4 Rețele de date fără fir
Multe rețele de date fără fir bazate pe ZigBee / IEEE 802.15.4 funcționează în banda 2,4–2,4835 GHz și, prin urmare, sunt supuse interferențelor de la alte dispozitive care funcționează în aceeași bandă. Pentru a evita interferențele de la rețelele IEEE 802.11 , o rețea IEEE 802.15.4 poate fi configurată pentru a utiliza numai canalele 15, 20, 25 și 26, evitând frecvențele utilizate de canalele IEEE 802.11 1, 6 și 11 utilizate în mod obișnuit .
Periferice RF
Unele periferice fără fir, cum ar fi tastaturile și șoarecii, utilizează banda de 2,4 GHz cu un protocol propriu.
Cuptor cu microunde
Cuptoarele cu microunde funcționează prin emiterea unui semnal de putere foarte mare în banda de 2,4 GHz. Dispozitivele mai vechi au ecranare slabă și deseori emit un semnal foarte „murdar” pe întreaga bandă de 2,4 GHz.
Acest lucru poate cauza dificultăți considerabile Wi-Fi-ului și transmiterii video, rezultând o autonomie redusă sau blocarea completă a semnalului.
Comitetul IEEE 802.11 care a dezvoltat specificația Wi-Fi a efectuat o anchetă extinsă asupra potențialului de interferență al cuptoarelor cu microunde. Un cuptor cu microunde tipic folosește un tub de alimentare cu vid auto-oscilant numit magnetron și o sursă de alimentare de înaltă tensiune cu un redresor pe jumătate de undă (adesea cu dublarea tensiunii ) și fără filtrare DC . Aceasta produce un tren de impulsuri RF cu un ciclu de funcționare sub 50%, deoarece tubul este complet oprit pentru jumătate din fiecare ciclu de rețea de curent alternativ : 8,33 ms în țările de 60 Hz și 10 ms în țările de 50 Hz.
Această proprietate a dat naștere unui mod Wi-Fi „robustețe de interferență a cuptorului cu microunde” care segmentează cadre de date mai mari în fragmente fiecare suficient de mici pentru a se potrivi în perioadele de „oprire” ale cuptorului.
Comitetul 802.11 a constatat, de asemenea, că, deși frecvența instantanee a unui magnetron al cuptorului cu microunde variază foarte mult pe fiecare jumătate de ciclu alternativ cu tensiunea de alimentare instantanee, în orice moment este relativ coerentă , adică ocupă doar o lățime de bandă îngustă. Semnalul 802.11a / g este inerent robust împotriva unei astfel de interferențe, deoarece folosește OFDM cu informații de corectare a erorilor intercalate între purtători; atâta timp cât doar câțiva transportatori sunt șterși de o interferență puternică a benzii înguste, informațiile din ele pot fi regenerate prin codul de corectare a erorilor de la transportatorii care trec.
Dispozitive audio-vizuale (AV)
Monitoare pentru bebeluși
Unele monitoare Baby folosesc banda de 2,4 GHz. Unii transmit doar sunet, dar alții oferă și videoclipuri.
Dispozitive audio
Microfoane fără fir
Microfoanele fără fir funcționează ca emițătoare. Unele microfoane digitale fără fir utilizează banda de 2,4 GHz (de exemplu, modelul AKG DPT 70).
Boxe fără fir
Difuzoarele fără fir funcționează ca receptoare. Transmițătorul este un preamplificator care poate fi integrat într-un alt dispozitiv. Unele difuzoare wireless folosesc banda de 2,4 GHz, cu un protocol propriu. Acestea pot fi supuse abandonului cauzat de interferențe de la alte dispozitive.
Dispozitive video
Expeditorii video funcționează de obicei folosind un purtător FM pentru a transporta un semnal video dintr-o cameră în alta (de exemplu, TV prin satelit sau televiziune cu circuit închis ). Aceste dispozitive funcționează în mod continuu, dar au o putere de transmisie redusă (10 mW). Cu toate acestea, unele dispozitive, în special camerele fără fir, funcționează cu niveluri de putere ridicate (adesea neautorizate) și au antene cu câștig ridicat .
Operatorii de radio amatori pot transmite televiziune amatorală bidirecțională (și voce) în banda de 2,4 GHz - și toate frecvențele ISM peste 902 MHz - cu o putere maximă de 1500 wați în SUA dacă modul de transmisie nu include tehnici de spectru răspândit . Se aplică alte niveluri de putere pe regiuni. În Marea Britanie, nivelul maxim de putere pentru o licență completă este de 400 de wați. În alte țări, nivelul maxim de putere pentru emisiile fără spectru răspândit este stabilit de legislația locală.
Deși transmițătorul unor camere video pare a fi fixat pe o singură frecvență, s-a constatat în mai multe modele că camerele sunt de fapt agile în frecvență și pot avea frecvența modificată prin dezasamblarea produsului și mutarea legăturilor de lipit sau a comutatoarelor dip în interiorul camerei .
Aceste dispozitive sunt predispuse la interferențe de la alte dispozitive de 2,4 GHz, datorită naturii unui semnal video analog care prezintă interferențe foarte ușor. Un raport purtător / zgomot de aproximativ 20 dB este necesar pentru a oferi o imagine „curată”.
Transmisiile continue interferează cu acestea, provocând „modelare” pe imagine, uneori o schimbare de întuneric sau lumină sau blocarea completă a semnalului.
Transmisiile non-continue, cum ar fi Wi-Fi, determină apariția pe ecran a unor bare de zgomot orizontale și pot face ca „audio” să apară „popping” sau „clic”.
Rețele Wi-Fi
Expeditoarele video sunt o mare problemă pentru rețelele Wi-Fi. Spre deosebire de Wi-Fi, acestea funcționează continuu și au de obicei o lățime de bandă de doar 10 MHz. Acest lucru provoacă un semnal foarte intens, așa cum este văzut pe un analizor de spectru, și anulează complet peste o jumătate de canal. Rezultatul acestui lucru, de obicei într-un mediu de tip furnizor de servicii de internet wireless , este că clienții (care nu pot auzi expeditorul video din cauza efectului „ nod ascuns ”) pot auzi Wi-Fi fără probleme, dar receptorul de pe Punctul de acces al WISP este complet șters de către expeditorul video, deci este extrem de surd. Mai mult, datorită naturii expeditorilor video, acestea nu sunt interferate cu ușurință de Wi-Fi, deoarece receptorul și emițătorul sunt de obicei localizate foarte aproape, astfel încât efectul de captare este foarte mare. Wi-Fi are, de asemenea, un spectru foarte larg, deci doar 30% din puterea maximă a Wi-Fi afectează de fapt expeditorul video. Wi-Fi nu este o transmisie continuă, astfel încât semnalul Wi-Fi interferează numai intermitent cu expeditorul video. O combinație a acestor factori - puterea redusă a conexiunii Wi-Fi în comparație cu expeditorul video, faptul că de obicei expeditorul video este mult mai aproape de receptor decât transmițătorul Wi-Fi și efectul de captare FM înseamnă că un expeditor video poate cauzează probleme Wi-Fi pe o zonă largă, dar unitatea Wi-Fi cauzează puține probleme expeditorului video.
EIRP
Mulți expeditori video de pe piața din Marea Britanie promovează o putere radiată izotrop echivalent de 100 mW (EIRP). Cu toate acestea, piața britanică permite doar o limită EIRP de 10 mW. Aceste dispozitive provoacă mult mai multe interferențe într-o zonă mult mai largă, datorită puterii lor excesive. Mai mult, expeditorii video din Marea Britanie sunt obligați să funcționeze pe o lățime de bandă de 20 MHz (nu trebuie confundat cu abaterea de 20 MHz). Aceasta înseamnă că unii expeditori video importați din străinătate nu sunt legali, deoarece aceștia funcționează pe o lățime de bandă de 15 MHz sau mai mică, ceea ce determină o densitate de putere spectrală mai mare, crescând interferența. În plus, majoritatea celorlalte țări permit 100 mW EIRP pentru expeditorii video, ceea ce înseamnă că o mulțime de expeditori video din Marea Britanie au puteri excesive.
Control radio
Jucării
Multe drone controlate radio, aeronave model, bărci model și jucării folosesc banda de 2,4 GHz.
Uși de garaj
Unele deschizători de uși de garaj utilizează banda de 2,4 GHz.
Alarma auto
Anumiți producători de mașini folosesc frecvența de 2,4 GHz pentru senzorii de mișcare internă a alarmelor auto . Aceste dispozitive transmit pe 2,45 GHz (între canalele 8 și 9) la o putere de 500 mW. Din cauza suprapunerii canalelor, acest lucru va cauza probleme canalelor 6 și 11, care sunt canale implicite utilizate în mod obișnuit pentru conexiunile Wi-Fi. Deoarece semnalul este transmis ca un ton continuu, acesta cauzează probleme speciale pentru traficul Wi-Fi. Acest lucru poate fi văzut în mod clar cu analizoarele de spectru. Aceste dispozitive, datorită razei lor reduse de acțiune și a puterii ridicate, nu sunt de obicei susceptibile la interferențe de la alte dispozitive pe banda de 2,4 GHz.
Radare
Unele radare folosesc banda de 2,4 GHz.
Putere
Contoare de putere inteligente
Unele contoare de putere inteligente folosesc banda de 2,4 GHz.
Alimentare wireless
Unele noi transmisii de energie cu adevărat fără fir folosesc banda de 2,4 GHz.
Rezolvarea interferențelor
În mod normal, interferențele nu sunt prea greu de găsit. Produsele vin pe piață ieftin, care acționează ca analizoare de spectru și utilizează o interfață USB standard într-un laptop , ceea ce înseamnă că sursa de interferență poate fi găsită destul de ușor cu puțină muncă, o antenă direcțională și conducând pentru a găsi interferența.
Folosiți fire
Este mai bine să utilizați Ethernet sau poate PLC atunci când Wi-Fi poate fi evitat (dar aveți grijă la supratensiuni , acestea pot apărea prin orice cablu conductiv ).
Schimbarea benzii
O strategie generală pentru Wi-Fi este de a utiliza benzile de 5 GHz și 6 GHz numai pentru dispozitivele care îl acceptă și de a opri radiourile de 2,4 GHz din punctele de acces atunci când această bandă nu mai este necesară.
Schimbarea canalului
Adesea rezolvarea interferențelor este la fel de simplă ca schimbarea canalului dispozitivului ofensator. În special la expeditorii video , prin care conectarea receptorului fără emițător atașat vă va permite să „vedeți” expeditorul video al vecinului, această tehnică este considerată parte a „procesului de instalare”. În cazul în care canalul unui sistem, cum ar fi un ISP fără fir, nu poate fi schimbat și este interferat cu ceva cum ar fi un expeditor video, proprietarul expeditorului video este, în mod normal, foarte fericit să ajute la realizarea acestui lucru, cu condiția să nu fie prea multă muncă. Cu toate acestea, problema apare atunci când interferența este ceva cum ar fi o cameră CCTV fără fir, care este montată pe un coș de fum și necesită o scară lungă pentru a accesa. Astfel de camere, datorită înălțimii lor, cauzează probleme serioase într-o zonă largă.
Produs alternativ
O altă soluție este oferirea gratuită a unui produs alternativ proprietarului. De obicei, aceasta ar fi o cameră cu fir, care în mod normal are o performanță mult mai bună decât camerele fără fir oricum, un cablu pentru a înlocui expeditorul video sau un expeditor video alternativ care a fost conectat la un canal alternativ, fără mijloace de schimbare a acestuia la frecvența ofensatoare.
O altă soluție este trecerea de la 2,4 GHz la o altă frecvență care nu are vulnerabilitatea la interferențe inerente la acea frecvență, de exemplu frecvența de 5 GHz pentru 802.11a / n.
Dacă un dispozitiv care utilizează un protocol proprietar cauzează sau suferă interferențe, înlocuirea acestuia cu altul utilizând o schemă de comunicare diferită (proprietară sau standard) ar putea rezolva problema.
Schimbarea parametrilor
În cazuri extreme, în cazul în care interferența este fie deliberată, fie toate încercările de a scăpa de dispozitivul ofensator s-au dovedit inutile, ar putea fi posibil să analizăm schimbarea parametrilor rețelei. Schimbarea antenelor coliniare pentru vasele direcționale cu câștig ridicat funcționează în mod normal foarte bine, deoarece fasciculul îngust dintr-un vas cu câștig ridicat nu va „vedea” fizic interferența. Adesea , antenele sectoriale au „nuluri” ascuțite în modelul lor vertical, astfel încât schimbarea unghiului de înclinare a antenelor sectoriale cu un analizor de spectru conectat pentru a monitoriza puterea interferenței poate plasa dispozitivul ofensator în nulitatea sectorului. Antenele cu câștig ridicat de pe capătul emițătorului pot „suprasolicita” interferența, deși utilizarea lor poate face ca puterea efectivă radiată (ERP) a semnalului să devină prea mare și, prin urmare, utilizarea lor poate să nu fie legală.
Adăugarea stațiilor de bază
Interferențele cauzate de o rețea Wi-Fi către vecinii săi pot fi reduse prin adăugarea mai multor stații de bază la acea rețea. Fiecare standard Wi-Fi asigură ajustarea automată a ratei de date la condițiile canalului; legăturile slabe (de obicei cele care se întind pe distanțe mai mari) funcționează automat la viteze mai mici. Implementarea stațiilor de bază suplimentare în jurul zonei de acoperire a unei rețele, în special în zonele existente cu acoperire slabă sau deloc, reduce distanța medie între un dispozitiv wireless și cel mai apropiat punct de acces al acestuia și crește viteza medie. Aceeași cantitate de date necesită mai puțin timp pentru a trimite, reduce ocuparea canalelor și oferă mai mult timp inactiv rețelelor vecine, îmbunătățind performanța tuturor rețelelor în cauză. Cu toate acestea, există un număr maxim de stații de bază care pot fi adăugate, după care perturbă rețeaua mai mult decât ajută: orice capacitate suplimentară este apoi afectată de traficul de control.
Alternativa creșterii acoperirii prin adăugarea unui amplificator de putere RF la o singură stație de bază poate aduce îmbunătățiri similare unei rețele fără fir. Puterea suplimentară oferită de un amplificator liniar va crește raportul semnal-zgomot la dispozitivul client, crescând ratele de date utilizate și reducând timpul petrecut pentru transmiterea datelor. Calitatea îmbunătățită a legăturii va reduce, de asemenea, numărul de retransmisii din cauza pierderii de pachete, reducând în continuare ocuparea canalului. Cu toate acestea, trebuie să aveți grijă să utilizați un amplificator foarte liniar pentru a evita adăugarea unui zgomot excesiv semnalului.
Toate stațiile de bază dintr-o rețea fără fir ar trebui să fie setate la același SSID (care trebuie să fie unic pentru toate celelalte rețele din raza de acțiune) și conectate la același segment Ethernet logic (unul sau mai multe hub-uri sau switch-uri conectate direct fără routere IP). Clienții wireless selectează automat cel mai puternic punct de acces dintre toți cei cu SSID specificat, predând de la unul la altul pe măsură ce puterea lor relativă a semnalului se schimbă. La multe implementări hardware și software, această opțiune poate duce la o scurtă întrerupere a transmiterii datelor în timp ce clientul și noua stație de bază stabilesc o conexiune. Această perturbare potențială ar trebui luată în considerare la proiectarea unei rețele pentru servicii cu latență redusă, cum ar fi VoIP .