Szybciej i dalej

MIMO, czyli przyspieszamy

Podstawą działania urządzeń, a więc i sieci standardu 802.11n, jest technologia MIMO (Multiple Input Multiple Output). Podczas transmisji radiowej w dotychczasowych sieciach Wi-Fi 802.11b/g do przesyłania danych wykorzystuje się wiązkę fal emitowanych z anteny nadajnika, która jest odbierana przez odbiornik. Zazwyczaj sygnał ten dociera od jednego do drugiego urządzenia po linii prostej, jedną „główną ścieżką”. Część wyemitowanych fal, zgodnie z prawami fizyki, odbija się od różnych przeszkód po drodze i także trafia, ale z pewnym opóźnieniem, do tego samego odbiornika. W stosunku do sygnału podstawowego te wszystkie odbicia są po prostu zakłóceniami, które pogarszają jakość transmisji.

Okazuje się, że takie zakłócenia można w pewnych warunkach wykorzystać do przyspieszenia przesyłania danych. MIMO jest właśnie technologią, która potrafi spożytkować zakłócenia do znacznego zwiększenia szybkości transmisji, a konkretnie – do wzmocnienia sygnału. W technologii MIMO do transmisji informacji wykorzystuje się kilka (dwie lub więcej) anten nadających na tym samym kanale oraz kilka anten odbiorczych. Każda z tych anten jest podłączona do innego działającego równolegle nadajnika (lub odbiornika).

Transmitowane przez nie sygnały mają częstotliwości przesunięte względem siebie, ale wciąż mieszczące się w szerokości kanału (w sieciach Wi-Fi szerokość kanału wynosi 20 MHz). Innymi słowy, zamiast jednej transmisji na kanale o szerokości 20 MHz można – korzystając z dwóch anten – nadać dwa sygnały w pasmach o szerokości 10 MHz lub – mając do dyspozycji cztery anteny – nadawać cztery sygnały po 5 MHz każdy. Poszczególne sygnały są odpowiednio znaczone, aby było wiadomo, z której anteny nadawczej pochodzą.

Odbiornik, a tak naprawdę zestaw kilku odbiorników z własnymi niezależnymi antenami, nasłuchuje transmisji jednocześnie na dwóch lub więcej częstotliwościach mieszczących się w paśmie danego kanału. W ten sposób, wykorzystując jeden kanał radiowy Wi-Fi, można dwu- lub nawet kilkakrotnie zwiększyć szybkość transmisji danych, bo mamy tutaj do czynienia nie z jedną, ale np. z dwoma głównymi „ścieżkami transmisji”. Dodatkowo system odbiorczy złożony z kilku anten potrafi wykorzystać wspomniane wcześniej niepożądane odbicia do efektywnego wzmocnienia odbieranego sygnału. Silniejszy sygnał przekłada się zaś na mniejszą liczbę błędów – nie trzeba dosyłać brakujących porcji danych, więc można zwiększyć przepustowości transmisji danych lub jej zasięg.

802.11n w praktyce

Zastosowanie w nowym standardzie technologii MIMO pozwoliło zwiększyć szybkość przesyłania teoretycznie nawet pięciokrotnie przy podwojeniu dystansu, na którym możliwa jest transmisja. Dostępne w sklepach urządzenia 802.11n pozwalają na transmisję dochodzącą do 300 Mb/s dla kanału o częstotliwości 40 MHz (scala się tutaj w jeden dwa kanały Wi-Fi 20 MHz) i do 150 Mbit/s dla standardowego kanału o częstotliwości 20 MHz. Tak duża przepustowość pozwala bez przeszkód transmitować jednocześnie kilka strumieni wideo nawet w rozdzielczości Full HD.

Urządzenia 802.11n są zgodne z dotychczasowym sprzętem 802.11b/g, ale wykorzystywane wspólnie z nim, oczywiście będą działały wolniej. Uzyskanie maksymalnych przepustowości i zasięgu jest możliwe, jeśli wszystkie urządzenia, np. w sieci domowej router, karta do desktopu i karta do notebooka, będą zgodne z 802.11n. Urządzenie 802.11n dołączone do sieci 802.11b/g przestawia się w tryb 802.11b/g, jeżeli zaś do sieci n zaloguje się urządzenie b/g, cała sieć zwolni, żeby się dopasować do wolniejszego standardu.

Urządzenia 802.11n są zgodne z dotychczasowym sprzętem 802.11b/g, ale wykorzystywane wspólnie z nim, oczywiście będą działały wolniej. Uzyskanie maksymalnych przepustowości i zasięgu jest możliwe, jeśli wszystkie urządzenia, np. w sieci domowej router, karta do desktopu i karta do notebooka, będą zgodne z 802.11n. Urządzenie 802.11n dołączone do sieci 802.11b/g przestawia się w tryb 802.11b/g, jeżeli zaś do sieci n zaloguje się urządzenie b/g, cała sieć zwolni, żeby się dopasować do wolniejszego standardu.

Tak podchodzi do sprawy nawet Intel, wprowadzając w najnowszej notebookowej platformie bezprzewodowe karty sieciowe zgodne z 802.11n. Wszyscy producenci, bez wyjątku, zapowiadają też, że po opublikowaniu ostatecznej wersji specyfikacji ich urządzenia będzie można szybko uaktualnić do ostatecznej wersji standardu – po prostej, nawet dla nieobeznanego dobrze z techniką użytkownika, aktualizacji firmware’u. Poprawki te będą raczej niewielkie, jeśli w ogóle potrzebne, gdyż draft normy 802.11n jest bardzo dobrze opracowany.

802.11n w porównaniu z 802.11b/g