Za tajomstvami dnešnej a zajtrajšej Wi-Fi

2

Wi-Fi siete denne používajú na pripojenie k internetu miliardy ľudí. Ako však vlastne táto technológia funguje a kam sa jej vývoj bude uberať v budúcnosti?

Ak ste niekedy premýšľali nad tým, ako veľmi sa Wi-Fi pripojenie spred desiatich rokov odlišovalo od toho súčasného, zrejme vás napadlo aj to, ako veľmi sa môže zmeniť za ďalšiu dekádu. Aj keď toto bezdrôtové spojenie každý deň používa obrovská časť ľudstva, len zlomok z toho má nejakú ucelenú predstavu o tom, ako vlastne táto populárna technológia funguje. V článku si zhrnieme jej aktuálny vývoj, popíšeme základný princíp funkčnosti a ukážeme, aké vylepšenia budú prichádzať na trh v nasledujúcich rokoch.

Názov Wi-Fi ako taký, je marketingovým označením bezdrôtového komunikačného štandardu IEEE 802.11. Ten totiž sám o sebe také chytľavé meno nemá a združenie pre jeho vývoj najalo konzultačnú firmu Interbrand, aby prišla s názvom pre verejnosť, ktorý by sa používal v názve koncových zariadení. Výsledkom je skratku pripomínajúce slovo Wi-Fi, ktoré sa používa od roku 1999, pričom pomerne zaujímavým faktom je, že je síce chytľavé, ľahko zapamätateľné aj vysloviteľné, ale inak úplne nezmyselné.

Koreň tohto názvu je v slovnom spojení Wireless Fidelity, čo sa dá preložiť ako bezdrôtová presnosť či vernosť. Ide o úmyselnú variáciu na skratku Hi-Fi, teda High Fidelity (vysoká vernosť), ktorá bola populárna v druhej polovici 20. storočia pre označovanie kvalitných zvukových systémov. Aj keď slovné spojenie Wireless Fidelity sa objavilo v reklamných kampaniach Wi-Fi krátko po jeho uvedení, dnes je Wi-Fi vnímané ako samostatné meno a oficiálne o žiadnu skratku nejde.

Ako vlastne Wi-Fi funguje?

Aby sme sa mohli pozrieť na to, ako sa vlastne Wi-Fi vyvíja a postupne zlepšuje, musíme mať aspoň základnú predstavu o tom, ako funguje. Zrejme viete, že Wi-Fi používa na prenos dát nejaký druh rádiovej frekvencie. Možno viete aj to, že používa v rámci nej nejaký druh modulácie, teda obmieňania kanálov a všetko je tak akosi celé zabezpečené, aby sa nikto nemohol na váš prenos dát naladiť tak, ako sa ktokoľvek naladí na vysielanie nejakého rádia.

Bez Wi-Fi si už mnoho ľudí ani nevie predstaviť život

Bez Wi-Fi si už mnoho ľudí ani nevie predstaviť život

Wi-Fi, teda bezdrôtový štandard sietí 802.11, používa na prenos dát medzi prijímačom a vysielačom rádiové, či presnejšie mikrovlnné elektromagnetické vlnenie. Najčastejšie má frekvenciu 2,4 GHz, trochu menej často 5 GHz a zatiaľ raritne aj 60 GHz. Tieto frekvencie patria práve do mikrovlnnej časti elektromagnetického spektra a vzdialenosti medzi vlnami sú v prvom prípade 12 cm, v druhom 6 cm a treťom už len 0,5 cm. Niektorí používatelia sa na stále zväčšujúce sa gigaherzové frekvencie pozerajú s obavami, pretože sa boja toho, že už budú nejako škodlivé. Koniec koncov, bezpečné rádiové frekvencie majú vlny omnoho viac vzdialené (desiatky centimetrov až stovky kilometrov), čo znamená frekvencie len pár stoviek MHz či dokonca len kHz. To je však pomerne naivný pohľad na vec.

Wi-Fi, teda bezdrôtový štandard sietí 802.11, používa na prenos dát medzi prijímačom a vysielačom rádiové, či presnejšie mikrovlnné elektromagnetické vlnenie.

Ešte vyššiu frekvenciu majú infračervené vlny, ktoré sú v rozpätí 1 mm až 700 nanometrov, čo odpovedá 300 GHz až 430 THz a za nimi nasledujú frekvencie, ktoré vidíme svojimi očami (červené až fialové svetlo), pričom jeho vlny sú vzdialené 699 nm až 390 nm a ide teda o frekvencie 430 až 770 teraherzov. Po nich nasledujú ešte kratšie ultrafialové, röntgenové a napokon gama vlny. Posledné dve už majú skutočne veľmi vysokú frekvenciu (peta Hz až exa Hz) a nesú vysoké energie, takže spôsobujú ionizáciu atómov a poškodenie buniek v našom tele (práve preto na röntgenové vyšetrenie môžeme chodiť len zriedka a nikdy nesmie byť dlhé).

Pri základnom rádiovom spojení vysielač a prijímač pracujú sústavne na určitej frekvencii, vytvárajúc komunikačný kanál medzi dvoma zaradeniami. Na frekvencii A si teda naladíte rádio A a vytvoríte tak pár medzi vysielačom a svojím prijímačom, ktorý sústavne prenáša dáta (obvykle hudbu). Ak chcete počúvať iné rádio B, musíte preladiť na inú frekvenciu a vytvoriť zas pár s ním.

V prípade počítačových sietí je situácia odlišná, pretože každý jej prvok potrebuje odosielať dáta len vtedy, keď má pripravený paket dát. To umožňuje komunikačný kanál zdieľať, podobne ako sa môžu ľudia striedať pri rozhovore a všetci si bez prekrikovania dobre rozumejú. V základe na takéto striedanie stačí technika označovaná ako CSMA (Carrier Sense Multiple Access), čo sa dá voľne preložiť ako počúvanie nosiča s viacnásobným prístupom. Znamená to, že každé zariadenie najprv počúva, či aktuálne nekomunikuje (neodosiela pakety) iné zariadenie a ak nie, začne svoje pakety odosielať.

Ak naopak počuje, že niekto už paket odosiela, počká, kým na neho príde rada. Takéto riešenie stačí v káblovom pripojení, avšak pri rádiovom spojení dochádza k problému, pretože vlny sa odrážajú od prekážok a dochádza k rušeniu, k čomu sa pridávajú aj iné zdroje (signál s rovnakou frekvenciou produkujú aj mikrovlny, bluetooth siete, ovládače garážových vrát a podobne).

V základe by ste mohli urobiť to, že každému zariadeniu priradíte nejaký konkrétny frekvenčný kanál, čo by však bolo veľmi neefektívne, pretože drvivá väčšina frekvenčného priestoru by zostala nevyužitá. Vhodnejšou metódou je použitie modulácie, pri ktorej zariadenia vysielajú na rôznych dostupných frekvenciách. V niektorých častiach dôjde k interferencii a prerušeniu, avšak keďže dáta putujú aj na ostatných, stratená časť sa vždy odhalí a zopakuje.

Najjednoduchšou metódou takéhoto rozprestretia vysielaného spektra (Spread Spectrum) je priame preskakovanie zvolenými frekvenciami (Frequency Hopping), čo sa označuje skratkou FHSS. Takto to robila vôbec prvá verzia Wi-Fi štandardu, pričom ponúkala aj alternatívu v podobe mierne pokročilejšieho DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), teda priameho rozprestretia spektra. To používalo na rozprestretie matematické funkcie pre efektívnejší prenos.

Ešte pokročilejšia metóda, ktorú používa Wi-Fi dnes, je širokopásmová modulácia využívajúca frekvenčné delenie kanálu, skrátene OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Dátový tok kanálu sa pri nej delí na stovky čiastkových dátových tokov jednotlivých subnosných signálov a prijímač môže nerušene prijímať vysielané dáta prichádzajúce viacerými cestami a s rôznym oneskorením.

Prekrývanie kanálov 2,4 GHz Wi-Fi pri starších štandardoch s DSSS moduláciou a novších s OFDM moduláciou

Prekrývanie kanálov 2,4 GHz Wi-Fi pri starších štandardoch s DSSS moduláciou a novších s OFDM moduláciou

Ako sme už spomenuli, najpoužívanejšia frekvencia Wi-Fi sa nachádza v 2,4 GHz pásme. Smerom k frekvencii 2,5 GHz je toto pásmo rozdelené na 14 kanálov. Prvý má stred na 2,412 GHz a nasledujúce kanály pokračujú vždy s odstupom 5 MHz (s výnimkou posledného, ktorý má stred na 2,484 GHz). Nie všade sú k dispozícii všetky, v USA je to len 11 a v Európe 13 (v počiatku rozširovania Wi-Fi to bolo omnoho menej). Štrnásty kanál je možné použiť v Japonsku.

Vzhľadom k tomu, že jeden kanál má šírku 20 až 24 MHz, je jasné, že kanály sa prekrývajú. To znamená, že vo väčšine sveta môžete mať len tri vzájomne sa neprekrývajúce zhluky kanálov pri staršej modulácii DSSS (pozri obrázok) a štyri pri menších 20 MHz kanáloch novšej OFDM. Ak sú dve siete blízko seba, napríklad v paneláku vo vedľajších bytoch a jedna by bola nastavená na prvý a druhá na druhý kanál, bez používania rozšíreného spektra by sa silno rušili (obvykle by sa to prejavilo silnou degradáciou rýchlosti). Pre čo možno najlepší prenos je na prekrývajúce sa siete vhodné použiť kanály 1, 5, 9, 13 vo štvorici, pretože ich rozprestretie sa nebude rušiť a následne takúto šablónu opakovať pre vytvorenie vzájomne nerušiacej sa siete.

V základe je Wi-Fi spojenie nezabezpečené a sieť môže potenciálne odpočúvať akékoľvek zariadenie. Do štandardu sa tak už pri zrode v roku 1997 dostala možnosť aktivovať zabezpečovací prvok. Bol však navrhnutý veľmi slabo. Šlo o WEP (Wired Equivalent Privacy), čo v preklade znamená zabezpečenie ekvivalentné drôtovým sieťam, pričom bolo prelomené už v roku 2001. Bolo to najmä z dôvodu krátkeho 40-bitového kľúča, ktorý je možné prelomiť hrubou silou. Navyše, jeho inicializačná časť je len 24-bitov dlhá, čo situáciu ešte zľahčilo.

Je preto nutné použiť ďalšie zabezpečenie, ktoré bolo do štandardu pridané v roku 2002. Ide o WPA (Wi-Fi Protected Access), čiže doslova chránený prístup k Wi-Fi. WPA používa 128-bitový šifrovací kľúč a 48-bitový inicializačný vektor. Aj keď používa rovnaký šifrovací algoritmus ako WEP, je na jeho slabiny o dosť menej náchylný. V súčasnosti sa používa jeho vylepšená verzia WPA2, ktorá pridala nový algoritmus CCMP založený na silnej šifre AES, ktorá je dnes považovaná za bezpečnú. Od roku 2006 musí mať jeho podporu každé zariadenie s Wi-Fi certifikátom. Je ale na používateľovi, aby ochranu heslom skutočne aktivoval.

Čo vlastne tie označenie 802.11 G, N, AC znamenajú?

Štandard IEEE 802.11, ktorý sa ukrýva pod marketingovým označením Wi-Fi, sa neustále vyvíja a posúva dopredu. Stará sa o to nezisková organizácia IEEE, čo je Inštitút pre elektrotechnické a elektronické inžinierstvo (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Ide o jednu z najväčších organizácií na vývoj medzinárodných štandardov, pričom má svoje zastúpenie vo viac ako 160 štátoch. Hlavné sídlo je v New Jersey (USA). O propagáciu štandardu sa stará neziskové združenie Wi-Fi Alliance a jeho členmi alebo sponzormi sú mnohé aj tie najvýznamnejšie hardvérové a softvérové spoločnosti.

Prečo má štandard 802.11 patriaci Wi-Fi vlastne také zvláštne označenie? V rámci IEEE dostáva každý ustanovený štandard číselný identifikátor, pričom predpona 802 patrí všetkým, ktoré nejako súvisia so sieťami. Štandard pre ethernetovú káblovú lokálnu sieť (LAN) má napríklad číslo 802.3, osobné Bluetooth siete (PAN) zas 802.15 a bezdrôtové LAN v podobe Wi-Fi (WLAN) zas 802.11. Aj keď združenie príliš nepodporuje propagáciu jednotlivých verzií štandardov na verejnosti, pretože používateľ by mal vedieť, že Wi-Fi je len jedna technológia.

Výrobcovia hardvéru však jednotlivé verzie obvykle propagujú, pretože tým dobre upozorňujú na svoje produkty so stále lepšími schopnosťami. Ak si dnes kupujete Wi-Fi router, na jeho škatuli nájdete obvykle veľkými písmenami napísané, že podporuje napríklad 802.11b/g/n verzie štandardov. Pripojíte k nemu súčasne nielen nové zariadenia s podporou 802.11n, ale aj nejaký starý notebook, ktorý podporuje maximálne štandard 802.11g. Router sa s nimi spojí na štandarde, ktorý zaradenia podporujú. Čo teda vlastne tieto verzie znamenajú a čím sa líšia?

Štandardy IEEE 802.11ac, ad, ay a ax prichádzajú a nesú toho naozaj veľa

Štandardy IEEE 802.11ac, ad, ay a ax prichádzajú a nesú toho naozaj veľa

Prvá verzia štandardu 802.11 bola vydaná v roku 1997. Používala frekvenciu 2,4 GHz a už spomenuté DSSS a FHSS modulácie. Maximálna teoretická rýchlosť bola 2 Mbit/s. V roku 1999 boli vydané jeho dve modifikácie, v podobe 802.11a a 802.11b. Kým verzia A bola určené pre frekvencie 3,7 a 5 GHz (modulácia OFDM) a relatívne málo používaná, verzia B pracovala na 2,4 GHz pásme (modulácia DSSS) a dosiahla veľkú popularitu. Ponúkala pritom maximálne teoretické prenosové rýchlosti 11 Mbit/s (1,3 MB/s), čo bol oproti pôvodnej verzii značný pokrok.

Na začiatku 21. storočia, konkrétne v roku 2003, sa objavil štandard 802.11g, ktorý podobne ako v tej dobe populárne Windows XP vydržal okupovať trh niekoľko dlhých rokov. Štandard G používa 2,4 GHz pásmo, pričom je schopný teoretických prenosových rýchlostí až 54 Mbit/s (teda 6,75 MB/s, avšak reálne len zhruba polovicu). S týmto štandardom prišla drvivá väčšina dnešnej internetovej populácie do styku ako s prvým. Po 802.11a šlo o druhý Wi-Fi štandard používajúci OFDM, teda širokopásmovú moduláciu využívajúcu frekvenčné delenie kanálu. Táto modulácia sa používa napríklad aj v signáloch digitálnej TV (DVB-T) a takisto v mobilných LTE sieťach. Nahradila tak moduláciu DSSS v podobe priameho rozprestretia spektra, ktorú používali prvé štandardy 802.11 a takisto 802.11b. Inde sa však používa stále, ako napríklad pri rádiovom signáli zo satelitov GPS.

S štandardom 802.11g prišla drvivá väčšina dnešnej internetovej populácie do styku ako s prvým.

V roku 2009 sa dokončilo schválenie štandardu 802.11n, ktorý je dnes v smartfónoch, notebookoch a tabletoch používaný najčastejšie. Štandard je schopný operovať na 2,4 aj 5 GHz pásme a v závislosti od toho môže dosiahnuť teoretické prenosové rýchlosti 72 až 150 Mbit/s. Z dôvodu, že výrobcovia hardvéru boli nesmierne nedočkaví a chceli rýchlejšie zariadenia priniesť čo najskôr, začali sa ešte pred konečným schválením objavovať routery s označeniami ako „Draft N“ na základe pracovného a ešte nefinalizovaného štandardu. Dodatočne zmeny v štandarde potom výrobcovia zahrnuli do nových firmvérov.

Nedočkavosť bola najmä vďaka tomu, že šlo o prvé rozšírenie štandardu, ktoré obsahovalo veľký pokrok z hľadiska konštrukcie antény. Aj tento štandard používa moduláciu OFDM, ktorá však bola doplnená o technológiu viaccestného šírenia signálu, skrátene MIMO (Multiple Input Multiple Output). Pri nej sa signál šíri a prijíma viacerými anténami súčasne. Antény sú rôzne natočené, čím sa zväčšuje dosah a prienik signálu a eliminujú sa zóny bez pokrytia. V cieli sa signál poskladá dohromady a podľa počtu použitých antén na strane vysielača a prijímača sa násobí rýchlosť prenosu. Pri použití jednej antény je možné teoreticky dosiahnuť rýchlosti 72 Mbit/s (reálne medzi 40 až 50 Mbit/s, teda 5 až 6 MB/s). Pri štyroch anténach je možné rýchlosť navýšiť na 288 Mbit/s. V prípade, že nie sú v okolí žiadne iné siete, je možné dosiahnuť maximum na 540 Mbit/s.

V open office a jednej miestnosti domu sa rýchle 60 GHz Wi-Fi budú presadzovať čoraz viac

V open office a jednej miestnosti domu sa rýchle 60 GHz Wi-Fi budú presadzovať čoraz viac

Najnovšia špecifikácia 802.11ac bola vydaná v januári 2014 (i keď zariadenia sa opäť začali objavovať o niečo skôr) a je určená pre 5 GHz pásmo (OFDM modulácia). Priniesla značné vylepšenie vlastností, použitých v predošlom štandarde, pričom ide hlavne o viac priestorových kanálov MIMO (zvýšenie zo štyroch na osem), viacpoužívateľské MIMO spojenie pre download (až pre štyroch klientov) a širšie pásma (minimálne 80 MHz a s možnosťou 160 MHz, oproti 20 a 40 MHz dostupným v N špecifikácii). To všetko umožňuje pri 80 MHz kanále navýšenie rýchlosti až na 433 Mbit/s pri jednej anténe (54 MB/s) a 867 Mbit/s pri dvoch anténach (108 MB/s).

Pri použití 160 MHz kanála je to 867 Mbit/s s použitím jednej antény a pri ôsmich až 6,77 Gbit/s (agregovane, maximum na jedno zariadenie je 1,69 Gbit/s, teda 211 MB/s). Za 20 rokov existencie sme sa teda posunuli z rýchlosti niekoľko megabitov do sféry gigabitov. Dnes podporuje štandard 802.11ac ešte menšinový počet zariadení na trhu (zhruba tretina nových Wi-Fi routerov), avšak situácia sa bude postupne zlepšovať.

Čo nás čaká v budúcnosti? 802.11 AD, AY, AH a ďalšie

Asi netreba dodávať, že štandardom 802.11ac sa vývoj Wi-Fi rozhodne nekončí. Zaujímavým dôsledkom aktuálneho stavu trhu však je, že vývoj už nesmeruje tak ako v minulosti len za jedným hlavným cieľom, ktorým sú vysoké prenosové rýchlosti. Pokračujúci nárast internetu vecí totiž otvára dvere aj v mnohých ohľadoch opačnému postupu, pri ktorom je rýchlosť takmer irelevantná a prvé husle hrá dosah a spotreba.

Z hľadiska dosahovania čo najvyšších rýchlostí nám už poriadne búcha na dvere nový štandard 802.11ad. Ten sa posúva na frekvencie 60 GHz (presnejšie na rozsah 57 až 66 GHz), čo umožňuje extrémny nárast prenosových rýchlostí až na 7 Gbit/s, teda 750 MB/s. Opäť došlo k zlepšeniu technológie MIMO, ktorá môže využívať až 16 či 32 prúdov. Na rovnakú plochu ako zaberá jedna anténa pre 2,4 GHz pásmo je totiž možné umiestniť až 16 antén pre 60 GHz. Budovanie Wi-Fi sietí na tejto frekvencii je však značne zložitejšie, ako na dnes bežných 2,4 alebo 5 GHz frekvenciách.

Rušenie je vďaka obrovskému pásmu síce minimálne, energetická náročnosť neveľká a dosah je takisto veľmi dobrý. Problémom ale je, že pri takýchto krátkych vlnách je už problematické alebo prakticky nemožné prechádzať signálom cez steny (a takisto aj cez ľudí, s čím rádiové vlny alebo Wi-Fi s nižšou frekvenciou problémy nemajú). Siete v rámci tohto štandardu sa teda hodia predovšetkým na spojenie v rámci jednej miestnosti alebo haly, kde sú jednotlivé zariadenia v priamom dohľade. Signál však môže k cieľu putovať aj formou odrazu od stien či iných prekážok, čo aspoň sčasti „otvára dvere“ do iných miestností (doslova).

Prvý router s podporou IEEE 802.11ad: TP-LINK Talon AD7200 z výstavy CES

Prvý router s podporou IEEE 802.11ad: TP-LINK Talon AD7200 z výstavy CES

Štandard 802.11ad bol publikovaný v roku 2012. O jeho tvorbu a propagáciu sa sprvu staralo združenie Wireless Gigabit Alliance (dokončili ho už ho v roku 2009), podľa čoho sa preň používal aj prívlastok WiGig. V roku 2012 štandard prešiel do rodiny IEEE 802.11 a v roku 2013 došlo aj k zlúčeniu združenia Wireless Gigabit Alliance so združením Wi-Fi Alliance, čím sa prechod pod krídla Wi-Fi celkom dokončil. Výraznejšie presadzovanie môžeme očakávať v tomto roku a takisto v dvoch nasledujúcich.

U nasledujúceho 60 GHz štandardu, ktorým bude super rýchly 802.11ay, sa už počíta s priepustnosťou 20 až 40 Gbit/s (2,5 až 5 GB/s).

Prvé zariadenia s podporou tohto štandardu sme mohli vidieť už na tohtoročnom CES v Las Vegas, kde TP-LINK predstavil router Talon AD7200 a Acer notebook TravelMate P648 s jeho podporou. Štandard môžeme očakávať tam, kde jeho použitie bude žiaduce, teda napríklad na bezdrôtový prenos obrazu do TV či monitora a takisto na extrémne rýchly bezdrôtový prenos súborov do blízkych zariadení (napríklad z notebooku do smartfónu položeného na stole v jednej miestnosti s routerom). V niektorých krajinách sa bude používať iné voľné spektrum, konkrétne 45 GHz (hlavne v Číne), pričom totožný štandard preň bude označovaný ako 802.11aj.

Rýchlosť 7 Gbit/s, teda 750 MB/s, však nie je na 60 GHz frekvencii konečnou hranicou. U nasledujúceho 60 GHz štandardu, ktorým bude super rýchly 802.11ay, sa totiž počíta až s priepustnosťou 20 až 40 Gbit/s (2,5 až 5 GB/s). Nepôjde o kompletne nový štandard, ale o postupnú úpravu súčasného 802.11ad. Počíta sa s tým, že by mal byť finalizovaný niekedy v roku 2017.

Z celkom opačného konca vývoja je štandard 802.11ah. Pri ňom nečakajte vysoké rýchlosti ani frekvencie, pretože beží presne opačným smerom. Je prioritne navrhovaný pre internet vecí (IoT) a používa frekvenciu 900 MHz. Vlny sú teda skoro trojnásobne dlhšie ako pri 2,4 GHz frekvencii (33 cm oproti 12 cm) a steny preň nepredstavujú žiadny problém. Zariadenia v rámci internetu vecí sú pomerne odlišné od notebookov, smartfónov či tabletov, pretože obvykle prenášajú len maličký objem dát či už formou hlásenia alebo ovládania.

Napríklad termostat posiela len informácie o teplote a stave jednotlivého vykurovania v budove a prijíma jeho nastavenie od používateľa. Všetko je len pár kilobajtov dát. Nie je potrebné prenášať rýchlo niekoľko GB videa. Z toho dôvodu je preto štandard úmyselne hnaný smerom k čo najmenšiemu odberu energie, aby zariadenia vydržali pracovať extrémne dlho na batériu. Dátová priepustnosť na týchto frekvenciách je len v rade niekoľkých kB/s, čo pri týchto zariadeniach neprekáža. Bonusom je omnoho väčší dosah v otvorenom priestranstve, a to až do jedného kilometra, čo umožňuje tvoriť efektívne zhluky tisícok IoT zariadení.

Wi-Fi Hallow v podobe IEEE 802.11ah otvára dvere rozsiahlym sieťam IoT

Wi-Fi Hallow v podobe IEEE 802.11ah otvára dvere rozsiahlym sieťam IoT

Štandard čelí výzve z hľadiska licencií. Bežné 2,4 GHz spektrum má takmer všetky kanály voľné po celom svete a ide o jednu z hlavných výhod, z ktorej Wi-Fi ťaží. Naproti tomu 900 MHz spektrum má voľných len malý počet kanálov, pričom je to v rôznych krajinách inak a IEEE združenie musí najmä v Európe vyjednávať s regulačnými úradmi ich uvoľnenie. IEEE je každopádne vo finálnej fáze návrhu tohto štandardu a špecifikácia zrejme bude dokončená v priebehu tohto roku (za predpokladu, že sa vyriešia licenčné problémy).

V januári bolo oznámené, že štandard dostane marketingový prívlastok HaLow (Wi-Fi HaLow), čítané ako „hejlov“ symbolizujúce pozdrav smerom k nízkym energetickým nárokom. Tento štandard bude priamym konkurentom nízkoenergetických Bluetooth LE, ZigBee či Z-Wave spojeniam, avšak oproti nim bude mať výhodu v obrovskom dosahu a bude ideálnym kandidátom na projekty v rámci inteligentných budov či inteligentného mesta. S dokončením štandardu sa počíta ešte v tomto roku.

Trochu príbuzným a pomerne málo známym štandardom je 802.11af, ktorý takisto používa nízke frekvencie, konkrétne pásma medzi 54 a 790 MHz. Dosahuje pri jednej anténe rýchlosť 35,6 Mbit/s, čo je viac ako G, ale menej ako N štandard. S použitím viacerých antén sa však dá dostať na spoločnú priepustnosť 568 Mbit/s. Cieľom štandardu bolo uniknúť z dosť zahltených frekvencií 2,4 a 5 GHz, ktoré nie sú licencované a dnes už značne zaplnené. Pásmo 54 až 790 MHz, ktoré je označované ako veľmi krátke a ultrakrátke rádiové vlny však už licencované je a používa sa na televízny signál.

Wi-Fi HaLow bude priamym konkurentom nízkoenergetických spojení Bluetooth LE, ZigBee a Z-Wave.

Štandard bol dokončený v roku 2014 a niekedy sa označuje aj ako White-Fi (biele Wi-Fi). Operuje totiž na nepoužívaných televíznych rozsahoch v jednotlivých krajinách a využíva teda príslovečné „biele miesta“ vo frekvenčnom pásme. Štandard používa dynamickú konfiguráciu, aby sa čo najviac zabránilo prípadnej interferencii s digitálnymi a niekde aj analógovými TV stanicami. V rámci EU musí prevádzkovateľ siete s týmto štandardom nahlásiť svoju polohu a v geolokačnej databáze zistiť, ktoré TV kanály sú nepoužívané a ako dlho. Následne dostane povolenie na konkrétny kanál na dve hodiny. Po nich sa musí znova databáze ohlásiť (takisto ak zmenil svoju polohu o viac ako 50 metrov), na obnovenie povolenia. Musí byť zároveň kedykoľvek schopný zastaviť svoje vysielanie do 5 sekúnd od požiadania.

Od tohto nevšedného štandardu však späť k tým pre masy. Pre budúce roky sa totiž pripravujú dva veľmi zaujímavé štandardy, ktoré zas celú Wi-Fi posunú vpred.

V prvom rade ide o 802.11ax, ktorého návrh je momentálne ešte v ranom štádiu, avšak vieme, že pôjde o priameho nástupcu klasických Wi-Fi v podobe štandardov N a po novom aj AC. Bude teda pracovať na 2,4 GHz aj 5 GHz, pričom sa počíta s rýchlosťami okolo 10 Gbit/s (1,25 GB/s). Dokončený by mal byť v roku 2019.

Ďalším pripravovaným štandardom v ranom štádiu je 802.11az, ktorý je navrhovaný s ohľadom na presné polohovanie zariadení. Ide o systém, ktorý by zabezpečil ekvivalent GPS navigácie fungujúci v rámci budov. To by pomohlo hlavne pri navigovaní robotov, ale takisto aj napríklad pri navigovaní používateľov vo veľkých komplexoch, ako sú napríklad veľké nákupné centrá, administratívne budovy, nemocnice a podobne. Čas plánovaného dokončenia ešte nebol oznámený, avšak ide skôr o horizont niekoľkých rokov, pričom tipovať sa dá napríklad rok 2020.

Wi-Fi všade kam sa pozrieme

Wi-Fi v podobe IEEE 802.11 bol prakticky prvý rozšírený štandard, ktorý bežným ľudom umožnil bezproblémové vytváranie vlastných bezdrôtových sietí v domácnosti. Všetko úplne voľne a bez akejkoľvek potreby licencie od štátu, povolenia od operátora (i keď na začiatku 21. storočia sa o to niektorí snažili) alebo bez nutnosti toho, že musel používateľ za odborné zriadenie zaplatiť nejakej firme.

Dnes je štandard IEEE 802.11n používaný miliardami ľudí. Pomaly sa začína presadzovať takisto jeho nástupca 802.11ac a svoje povie takisto 60 GHz štandard 802.11ad. V tomto roku by malo dôjsť k dokončeniu „IoT“ štandardu 80211ah, v tom budúcom zas k dokončeniu druhej generácie 60 GHz štandardu v podobe 802.11ay. V roku 2019 sa môžeme tešiť zas na novú generáciu 2,5 a 5 GHz štandardu 802.11ax a možno aj na dokončenie navigačného štandardu 802.11az.

Dvere sú skutočne otvorené a budúcnosť Wi-Fi je určite zaujímavá. Obrovské rozšírenie smartfónov, ktoré ľudia nosia po vreckách sa podpisuje na tom, že poskytovanie Wi-Fi pre zákazníkov jednotlivých obchodov či iných podnikov je čoraz väčšou nutnosťou. Wi-Fi v reštauráciách a kaviarňach sa už dávno presunulo zo sekcie „príjemná služba navyše“ do kategórie „úplná samozrejmosť“ a v blízkej dobe sa dostane do štádia „nepredstaviteľné bez nej“.

Ľudia budú čoraz viac očakávať, že Wi-Fi je k dispozícii prakticky v každom obchode a ak tam nebude, bude to podobné ako keby predajňa nemala osvetlenie či v zime kúrenie. Nejde pri tom len o reštaurácie a kaviarne, ale aj iné predajne klasického tovaru. Wi-Fi ako náš neviditeľný spoločník je skrátka čoraz viac navôkol, či už doma, v práci alebo v meste.

Tento článok vyšiel aj v tlačenom marcovom vydaní TOUCHIT č. 2/2016, preto sa niektoré skutočnosti uvedené v článku, môžu odlišovať oproti aktuálnemu dátumu publikovania.

Značky:

O autorovi

Profesionálnej žurnalistike sa venujem od roku 2006. Zameriavam sa najmä na prehľadové a analytické články z prostredia hardvéru, výrobných procesov polovodičov, umelej inteligencie a ďalších technológií. Mojou doménou je takisto servis hardvéru aj softvéru.

2 komentáre

  1. Pingback: Nový Wi-Fi štandard 802.11ax príde v roku 2019. Qualcomm už predstavil prvé čipy | TOUCHIT

Pridaj komentár