WiFi मूल बातें भाग 1: आवृत्तियों और चैनल
- श्रेणी: नेटवर्क
1947 में, संयुक्त राष्ट्र की संस्था इंटरनेशनल टेलीकम्यूनिकेशन यूनियन (ITU) ने RF स्पेक्ट्रम के कुछ बैंडों को ISM के रूप में नामित किया। इस विचार का एक अंतर्राष्ट्रीय मानक आवृत्तियों का होना था जो औद्योगिक, वैज्ञानिक और चिकित्सा उपकरणों के लिए आरक्षित थे। विडंबना यह है कि दूरसंचार मूल उद्देश्य नहीं था।
इससे पहले कि हम किसी विशेष पर चर्चा करें, मैं केवल यह नोट करना चाहता हूं कि यह लेख मुख्य रूप से यूएस नियामक डोमेन पर आधारित होगा। विभिन्न विनियामक डोमेन में संचरित आवृत्तियों और बिजली सेटिंग्स के बारे में विशिष्ट आवश्यकताएं हैं।
हालाँकि, बारह ISM बैंड हैं, अब हम उनमें से सिर्फ दो पर ध्यान केंद्रित करेंगे। अधिकांश लोग उन्हें 2.4GHz और 5GHz बैंड के रूप में संदर्भित करते हैं।
आइए 2.4GHz ISM बैंड (2.400GHz-2.500GHz) के साथ शुरुआत करें। आवृत्तियों का यह छोटा, भीड़ भरा सेट इस तथ्य के बावजूद सबसे अधिक उपयोग किया जाता है कि लैपटॉप, स्मार्टफोन और टैबलेट के अधिकांश भाग पिछले कुछ वर्षों में दोहरे रेडियो से सुसज्जित हैं।
इसका कारण भौतिकी है। अंगूठे का सामान्य नियम यह है कि आवृत्ति जितनी कम होगी, प्रचार उतना ही अधिक होगा और पैठ बेहतर होगी। यहाँ 2 वास्तविक दुनिया उदाहरण हैं:
- आप अपनी कार में स्टॉप लाइट पर बैठे हैं। कोई आपके बगल में अपने रेडियो को ज़ोर से दबाकर खींचता है। यदि आप संगीत में उनके स्वाद को पसंद नहीं करते हैं, तो आप अपनी खिड़की को रोल कर सकते हैं। उस ध्वनि में से कुछ कम हो गया है, लेकिन आप शायद अभी भी उस बास (कम आवृत्ति) को बहुत अच्छी तरह से सुनेंगे।
- एक अन्य उदाहरण सेना द्वारा डूबे हुए पनडुब्बियों के साथ संवाद करने के लिए एक बहुत ही विशिष्ट रेडियो प्रणाली है। इसे ELF (एक्सट्रीमली लो फ़्रीक्वेंसी) कहा जाता है और इसमें एक तरंग दैर्ध्य इतनी लंबी होती है कि आवश्यक एंटीना मील लंबा हो सकता है।
ठीक है, तो अब हम जानते हैं कि कम आवृत्तियों एक बड़ा कवरेज क्षेत्र और बाधाओं के माध्यम से बेहतर सिग्नल पैठ की पेशकश करते हैं। यदि 2.4GHz बैंड बहुत अच्छा है, तो क्या हमें वास्तव में 5GHz की आवश्यकता है? इसका जवाब है हाँ।
2.4 GHz की सीमाएँ
केवल 3 गैर-अतिव्यापी चैनल। 2.4GHz बैंड को 14 चैनलों में विभाजित किया गया है, जिनमें से अधिकांश 5MHz अलग हैं। कि 5MHz रिक्ति वायरलेस उपयोग के शुरुआती दिनों में कोई समस्या नहीं थी। उस समय तकनीक लगभग 1Mp के थ्रूपुट तक सीमित थी। फिर 1990 के दशक के उत्तरार्ध में, प्रसार तकनीक के साथ 802.11 बी मानक बन गया।
फायदा यह है कि यह 11Mbps थ्रूपुट हासिल कर सकता है। नकारात्मक पक्ष यह था कि यह स्पेक्ट्रम के 22MHz का उपयोग करता था। इसलिए, उदाहरण के लिए, आप चैनल 6 का उपयोग कर रहे हैं, तो बहुत कम से कम, चैनल 4,5,7 और 8 अनुपयोगी हैं। यह सीमा आज भी लागू होती है, चाहे आप पुराने 802.11 जी या नवीनतम 802.11 एन (2.4 गीगा) वाईफाई उपकरण का उपयोग कर रहे हों। यह सबसे महत्वपूर्ण सीमाओं में से एक है।
यह भीड़भाड़ है। यह पिछली सीमा के साथ हाथ से जाता है। हालाँकि लागत अंतर के कारण 802.11a (5GHz) और 802.11b (2.4GHz) मानकों को जारी किया गया था, लेकिन उस समय केवल 802.11b ने व्यापक रूप से गोद लिया था। इसका परिणाम यह है कि, आज भी अधिकांश WiFi ट्रैफिक 2.4GHz बैंड का उपयोग करता है।
किसी भी सभ्य आकार के शहर के शहर के कोने पर खड़े हों और वाईफाई स्कैनिंग सॉफ्टवेयर चलाएं। सभी संभावना में, आपको कम से कम 20 सिग्नल दिखाई देंगे; मैंने वाशिंगटन डीसी में 40 से अधिक बार देखा है। अब याद रखें कि इनमें से सभी 40 सिग्नल सिर्फ 3 चैनलों पर चल रहे हैं।
यह एक आईएसएम बैंड है, और परिभाषा के अनुसार, अन्य प्रकार के उपकरणों के लिए खुला है। कई गैर-वाईफाई डिवाइस हैं जो हस्तक्षेप का कारण बनने की क्षमता रखते हैं: माइक्रोवेव ओवन, कॉर्डलेस फोन, ब्लूटूथ डिवाइस, बेबी मॉनिटर, वीडियो कैमरा, गेराज दरवाजा सलामी बल्लेबाज, आदि।
ये चीजें आपके नेटवर्क को गंभीर रूप से बाधित कर सकती हैं और विशेष स्पेक्ट्रम विश्लेषक हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर के बिना पता लगाना बेहद मुश्किल है।
अगला, हम 5GHz बैंड के बारे में बात करेंगे
मानक ISM बैंड (5.725-7.825GHz) के अलावा, FCC ने UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) बैंड से वायरलेस तकनीक के उपयोग को प्रोत्साहित करने के लिए स्पेक्ट्रम जोड़ा है। यह भी ध्यान दें कि विभिन्न नियामक एजेंसियां 5 गीगा श्रेणी में उपलब्ध 195MHz स्पेक्ट्रम को जोड़ने की प्रक्रिया के माध्यम से काम कर रही हैं।
5GHz की सीमाएं
जैसा कि हमने पहले चर्चा की थी, उच्च आवृत्तियों का प्रसार नहीं होता है और न ही वे बाधाओं को भी भेदते हैं। चलो वास्तविक दुनिया के उपयोग में 2.4GHz बैंड के साथ तुलना करते हैं।
- खुली हवा में, 5GHz सिग्नल दूरी के बारे में 1/3 को कवर करेगा।
- 2.4 गीगाहर्ट्ज़ सिग्नल के लिए लगभग 3 दीवारों के विपरीत, 1 आंतरिक दीवार के माध्यम से छिद्र करने के बाद प्रयोग करने योग्य सिग्नल की गुणवत्ता बहुत कम हो जाएगी।
यह एक और कम स्पष्ट नुकसान, लागत की ओर जाता है। किसी भी आकार के 5GHz (अच्छी तरह से, डुअल बैंड) वाईफाई नेटवर्क को तैनात करने के लिए मूल्य टैग, कम से कम 2.5 गुना एक बराबर 2.4 केवल नेटवर्क की लागत है। आपको बहुत अधिक पहुंच बिंदुओं की आवश्यकता है, आमतौर पर 2.5x से 3x। केबलिंग, लाइसेंसिंग, रखरखाव आदि में जोड़ें।
कुछ चैनल साझा उपयोग हैं। विशिष्ट चैनलों को डीएफएस, डायनेमिक फ़्रीक्वेंसी चयन के रूप में नामित किया गया है। UNII-2 और -2extended बैंड में स्थित ये चैनल स्पेक्ट्रम को कुछ रडार सिस्टम के साथ साझा करते हैं, ज्यादातर यूरोप में।
इस वजह से, वाईफाई सिस्टम को विशेष चैनल का उपयोग करने से पहले रडार दालों को स्कैन करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। निश्चित रूप से अगर रडार दालों का पता लगाया जाता है, तो यह प्रभावित हुए चैनलों को तुरंत निष्क्रिय कर देता है।
5GHz के फायदे
जैसा कि आप स्पष्ट रूप से उपरोक्त चार्ट में देख सकते हैं, 3 से अधिक चैनल हैं। चैनल स्पेसिंग को भी नोटिस करें - कम से कम 20MHz। इसका मतलब है कि कोई भी चैनल ओवरलैप नहीं होता है; सभी एक साथ प्रयोग करने योग्य हैं।
बहुत कम भीड़। 2.4GHz उपकरणों के विपरीत, 5GHz डिवाइस केवल पिछले पांच या छह वर्षों में व्यापक रूप से वितरित हो गए हैं। इस तथ्य के भी कारण है कि एक बुनियादी ढांचे के उन्नयन में समय लगता है। अभी भी 2.4 केवल नेटवर्क पर चलने वाले व्यवसायों की एक महत्वपूर्ण संख्या है।
बहुत कम हस्तक्षेप स्रोत। कुछ आवृत्तियों पर पूर्वोक्त रडार को छोड़कर, गैर-वाईफाई हस्तक्षेप की संभावना बहुत कम है।
उच्चतर थ्रूपुट क्षमता। सैद्धांतिक रूप से दोनों 600Mbps के लिए सक्षम हैं। हालांकि, व्यवहार में, यह मामला नहीं है क्योंकि उस बढ़ी हुई क्षमता का अधिकांश चैनल संबंध पर निर्भर करता है। यह एक वैकल्पिक मोड है जहां डिवाइस एक साथ कई आसन्न चैनलों का उपयोग करता है। पहले याद रखें कि कैसे हमने इस तथ्य पर चर्चा की कि 2.4 बैंड में केवल 3 गैर-अतिव्यापी चैनल उपलब्ध हैं?
यह तकनीक उन 3 में से 3 का उपयोग करेगी। इसलिए, न केवल आप वास्तव में अपने पड़ोसियों को परेशान करेंगे, सभी सह-चैनल और आसन्न-चैनल हस्तक्षेप संभवतः आपके नेटवर्क को बहुत खराब प्रदर्शन करेंगे। संक्षेप में, 2.4 बैंड में चैनल संबंध को सक्षम न करें।
कुछ नए मानक सामने आ रहे हैं जो अन्य आवृत्ति श्रेणियों का उपयोग करते हैं। हम उनकी चर्चा आगामी लेख में करेंगे।
एफसीसी के आधिकारिक स्पेक्ट्रम मानचित्र की एक पीडीएफ के लिए: http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.PDF
मुझे उम्मीद है कि आपको यह लेख अच्छा लगा होगा। मुझे लगता है कि मेरा अगला एक अलग मानकों के बारे में चर्चा होगी।
यदि आपके पास WiFi या सामान्य नेटवर्किंग से संबंधित कोई विषय सुझाव है, तो मुझे टिप्पणियों में बताएं।