Historie Wi-Fi se začala psát před 25 lety. Připomeňte si hlavní milníky

Počítačové sítě dělíme do čtyř hlavních skupin dle velikosti/dosahu. Od osobních sítí jako Bluetooth až po rozsáhlý internet. Dobře si proto zapamatujte následující zkratky.

Klíčovým datem je 9. květen 1985, kdy americký telekomunikační úřad FCC (obdoba našeho ČTÚ) uvolnil část rádiového pásma o kmitočtu 2,4 GHz pro civilní účely a bez poplatku. Díky tomu mohly vzniknout bezdrátové sítě, které by fungovaly i bez explicitního schválení úřady, stačilo dodržovat jisté specifikace (maximální výkon antény apod.).

802.něco

Hlavní standardizační autorita Institute of Electrical and Electronics Engineers založila v únoru roku 1980 novou rodinu IEEE 802 (rok 80, 2. měsíc) pro lokální a metropolitní sítě. Jednotlivé standardy pak připravovaly pracovní skupiny označené 802.x. Běžné drátové sítě LAN a MAN spadají pod skupinu 802.3. Jejich bezdrátovou alternativou je 802.11 (doslova Wireless LAN) a 802.16 (MAN), často se ještě setkáte s bezdrátovými PAN spadajícími pod skupinu 802.15.

První zmíněnou 802.3 dobře znáte, jde o Ethernet. Do rodiny 802.15 spadá Bluetooth nebo jeho alternativa ZigBee. Standard 802.16 splňuje WiMAX. A nakonec 802.11, kam spadá naše milované Wi-Fi. Vývoj 802.11 začal v září 1990 (odtud ono 25. výročí), prvního hotového standardu jsme se ale dočkali až v roce 1997. Dnes ji označujeme 802.11-1997 a její maximální rychlost byla 2 Mb/s. Ethernet tehdy začínal na 10 Mb/s, takže o náhradě nemohla být řeč. Zajímavostí je, že kromě rádiového pásma 2,4GHz mohla síť 802.11-1997 využívat i infračervené záření.

" frameborder="0" height="360" width="640">

Už v roce 1999 přišly dva nové standardy, které se od první generace významně lišily jak rychlostmi, tak použitými modulacemi. Přímou náhradou byl 802.11b v pásmu 2,4 GHz s rychlostí až 11 Mb/s. Standard 802.11a fungoval v pásmu 5 GHz a dokázal pracovat s rychlostí až 54 Mb/s. V roce 2001 dorazil 802.11g, který rychlost 54 Mb/s přinesla i do 2,4GHz spektra. Revoluci přinesl až 802.11n z roku 2009, vyvíjel se dlouhých sedm let.

Zázrak jménem MIMO

Standard 802.11n fungoval ve spektru 2,4 GHz i 5 GHz. Šířka pásma mohla být až dvojnásobná (40 MHz) a hlavně bylo možné použít vícecestného vysílání (multiple-input multiple-output). MIMO dokáže pásmo efektivněji využít a za pomocí více antén násobit teoretickou rychlost přenosu. Zatímco s jedním 20MHz kanálem a jednou anténou bylo možné dosáhnout propustnosti až 150 Mb/s, se čtyřmi anténami (4×4 MIMO) až 600 Mb/s.

Aktuálně nejskloňovanějším standardem je 802.11ac, který byl schválen z roku 2013. Je ještě efektivnější než „nko“, dokáže zužitkovat až 160 MHz široké pásmo a vysílat/přijímat signál v osmi svazcích (8×8 MIMO). Teoreticky. Prakticky takové zařízení zatím neexistuje.

SU-MIMO versus MU-MIMO (foto: Qualcomm)   

Koncová zařízení nejčastěji používají 80MHz pásmo a jednu anténu, což s modulací 256-QAM a kódováním 5/6 dává maximální rychlost 433 Mb/s. Novější telefony a tablety už podporují i 2×2 MIMO, takže rychlost stoupne na 867 Mb/s. Špičkové routery podporují rychlosti až 2165 Mb/s, využívají přitom čtyři antény (4×4 MIMO) a jinou modulaci (1024-QAM), kterou zase nemusí podporovat klientská zařízení. S obvyklou modulací 256-QAM je rychlost 1734 Mb/s.

Důležitá je ještě jedna věc. Standard 802.11ac podporuje nový režim „multi-user“ MU-MIMO, ale není povinný. Loňská generace routerů s podporou 802.11ac označovaná jako Wave 1 jej neumí, ale novější modely (D-Link nebo Asus už takové mají) spadající do rodiny Wave 2 si s MU-MIMO už poradí.

Asus RT-AC5300 slibuje rychlost až 2167 Mb/s a podporuje MU-MIMO (foto: Asus)

O co jde? Stávající MIMO, zpětně označované jako „single-user“ SU-MIMO, na routeru umožňuje komunikovat jen s jedním zařízením současně. Při připojení více klientů se požadavky vyřizují střídavě. To znamená, že pokud se k routeru s rychlostí až 1733 Mb/s připojí například mobil s teoretickou rychlostí 433 Mb/s, tři čtvrtiny kapacity zůstanou nevyužité. Trvá-li přenesení jednoho souboru 10 sekund, s jedním klientem router vyřídí komunikace za 10 s, se dvěma najednou za 20 s, se třemi 30 s atd.

MU-MIMO však dokáže najednou komunikovat s až čtyřmi zařízeními současně, takže umožní efektivněji využít pásmo. Ve stejném modelovém příkladu by čtyři zařízení dostaly každý svůj 433Mb/s podíl a router by veškerou komunikaci zvládl za 10 sekund, nikoliv 40.

Milníky rodiny 802.11 (foto: IEEE)

Kde se vzalo Wi-Fi?

Organizace IEEE stanovuje standardy, například zmíněnou rodinu 802.11, ale už se nijak nestará o to, jak je výrobci implementují. Když v roce 1999 přišel 802.11b, významní výrobci se dohodli, jak budou taková zařízení testovat a certifikovat, aby zákazníci věděli, že jejich produkty jsou navzájem kompatibilní. A tak vznikla neziskovka Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA).

Tuto značku naleznete na certifikovaných produktech (foto: Wi-Fi Alliance)

Ta ve stejné době hledala chytlavý název pro bezdrátovou síť, protože IEEE 802.11b nezní zrovna sexy. Konečným řešením byla obchodní značka Wi-Fi (Wireless Fidelity) jako variace na Hi-Fi. Samotná WECA se v roce 2002 přejmenovala na Wi-Fi Alliance. Dnes sdružuje přes 600 členů a certifikovala už 25 000 produktů. Wi-Fi se tak prakticky stalo synonymem rodiny 802.11.

Co dál?

Kromě zmíněných standardů už od roku 2012 existuje 802.11ad. Obchodně je pojmenovaný jako WiGig, funguje v nelicencovaném pásmo 60 GHz a slibuje teoretické rychlosti až 6,7 Gb/s. Toto pásmo má jen velmi krátký dosah, takže se s ním počítá pouze v domácnostech, kde by mělo sloužit pro bezdrátový přenos UHD videa. Jestliže je Wi-Fi bezdrátovou alternativou Ethernetu, WiGig je bezdrátovou náhradou HDMI. Prvních produktů bychom se měli dočkat už příští rok.

IEEE už pracuje také na 802.11ah s podporou 900MHz spektra využitelného pro internet věcí. Standard 802.11az má sloužit pro indoor navigaci. Pokračovatelem standardu AC bude AX a místo AD přijde AY. Očekávat můžeme další navyšování rychlostí.

Zdroj: Wi-Fi Alliance, IEEE