Dasar-dasar WiFi Bagian 1: Frekuensi dan Saluran
- Kategori: Jaringan
Pada tahun 1947, International Telecommunication Union (ITU), sebuah badan PBB, menetapkan pita spektrum RF tertentu sebagai ISM. Idenya adalah untuk memiliki standar frekuensi internasional yang dicadangkan untuk peralatan Industri, Ilmiah, dan Medis. Ironisnya, telekomunikasi bukanlah tujuan awal.
Sebelum kita membahas detail apa pun, saya hanya ingin mencatat bahwa artikel ini terutama akan didasarkan pada domain regulasi AS. Domain regulasi yang berbeda memiliki persyaratan khusus terkait frekuensi yang ditransmisikan dan pengaturan daya.
Meskipun ada dua belas band ISM, untuk saat ini kami akan berkonsentrasi hanya pada dua di antaranya. Kebanyakan orang menyebutnya sebagai pita 2.4GHz dan 5GHz.
Mari kita mulai dengan pita ISM 2.4GHz (2.400GHz-2.500GHz). Rangkaian frekuensi yang kecil dan padat ini sejauh ini paling banyak digunakan meskipun sebagian besar laptop, smartphone, dan tablet dilengkapi dengan radio ganda dalam beberapa tahun terakhir.
Alasannya adalah fisika. Aturan umum adalah bahwa semakin rendah frekuensinya, semakin lama propagasi dan semakin baik penetrasi. Berikut adalah 2 contoh dunia nyata:
- Anda sedang duduk di dalam mobil Anda di lampu berhenti. Seseorang berhenti di samping Anda dengan radionya yang menggelegar keras. Jika Anda tidak menyukai selera musik mereka, Anda dapat menggulung jendela Anda. Beberapa dari suara itu berkurang, tetapi Anda mungkin masih akan mendengar bass itu (frekuensi rendah) dengan sangat baik.
- Contoh lain adalah sistem radio yang sangat khusus yang digunakan oleh militer untuk berkomunikasi dengan kapal selam yang tenggelam. Ini disebut ELF (Extremely Low Frequency) dan memiliki panjang gelombang yang sangat panjang sehingga antena yang dibutuhkan bisa bermil-mil panjangnya.
Oke, jadi sekarang kita tahu bahwa frekuensi yang lebih rendah menawarkan area jangkauan yang lebih luas dan penetrasi sinyal yang lebih baik melalui rintangan. Jika pita 2.4GHz sangat bagus, apakah kita benar-benar membutuhkan 5GHz? Jawabannya iya.
Batasan 2,4 GHz
Hanya 3 saluran yang tidak tumpang tindih. Pita 2.4GHz dibagi menjadi 14 saluran, sebagian besar terpisah 5MHz. Jarak 5MHz itu tidak menjadi masalah di masa-masa awal penggunaan nirkabel. Teknologi pada saat itu terbatas pada throughput sekitar 1Mpbs. Kemudian pada akhir 1990-an, 802.11b dengan teknologi spektrum tersebar menjadi standar.
Keuntungannya adalah bisa mencapai throughput 11Mbps. Sisi negatifnya adalah menggunakan spektrum 22MHz. Jadi jika, misalnya, Anda menggunakan saluran 6, maka paling tidak, saluran 4,5,7, dan 8 tidak dapat digunakan. Batasan ini masih berlaku sampai sekarang, baik Anda menggunakan peralatan WiFi 802.11g yang lebih lama atau yang terbaru 802.11n (2.4GHz). Ini adalah salah satu batasan paling signifikan.
Itu penuh sesak. Ini sejalan dengan batasan sebelumnya. Meskipun standar 802.11a (5GHz) dan 802.11b (2.4GHz) dirilis, karena perbedaan biaya, hanya 802.11b yang diadopsi secara luas pada saat itu. Hasilnya adalah, bahkan saat ini mayoritas lalu lintas WiFi menggunakan pita 2.4GHz.
Berdirilah di sudut jalan pusat kota dari kota berukuran layak dan jalankan perangkat lunak pemindaian WiFi. Kemungkinan besar, Anda akan melihat setidaknya 20 sinyal; Saya telah melihat lebih dari 40 orang di pusat kota Washington DC. Sekarang ingatlah bahwa 40 sinyal ini beroperasi hanya pada 3 saluran.
Ini adalah pita ISM, dan menurut definisi, terbuka untuk jenis perangkat lain. Ada banyak perangkat non-WiFi yang berpotensi menyebabkan gangguan: oven microwave, telepon nirkabel, perangkat Bluetooth, monitor bayi, kamera video, pembuka pintu garasi, dll.
Hal-hal ini dapat sangat mengganggu jaringan Anda dan sangat sulit untuk dideteksi tanpa perangkat keras dan perangkat lunak penganalisis spektrum khusus.
Selanjutnya, kita akan berbicara tentang pita 5GHz
Selain pita ISM standar (5.725-7.825GHz), FCC telah menambahkan spektrum dari pita UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) untuk memacu penggunaan teknologi nirkabel. Perhatikan juga bahwa berbagai badan pengatur sedang mengerjakan proses penambahan spektrum 195MHz yang tersedia dalam kisaran 5GHz.
Batasan 5GHz
Seperti yang kita bahas sebelumnya, frekuensi yang lebih tinggi tidak merambat sejauh juga tidak menembus rintangan. Mari bandingkan dengan pita 2,4GHz yang digunakan di dunia nyata.
- Di udara terbuka, sinyal 5GHz akan menjangkau sekitar 1/3 hingga ½ jarak.
- Kualitas sinyal yang dapat digunakan akan sangat menurun setelah menembus 1 dinding interior, dibandingkan dengan sekitar 3 dinding untuk sinyal 2.4GHz.
Hal ini menyebabkan kerugian lain yang kurang jelas, biaya. Label harga untuk menggunakan jaringan WiFi 5 GHz (well, dual band) dengan ukuran berapa pun setidaknya 2,5 kali lipat biaya jaringan hanya 2,4 yang setara. Anda membutuhkan lebih banyak titik akses, biasanya 2,5x hingga 3x. Tambahkan kabel, perizinan, pemeliharaan, dll.
Beberapa saluran digunakan bersama. Saluran khusus ditetapkan sebagai DFS, Pemilihan Frekuensi Dinamis. Saluran-saluran ini, yang terletak di pita UNII-2 dan -2 yang diperpanjang berbagi spektrum dengan beberapa sistem radar, kebanyakan di Eropa.
Karena itu, sistem WiFi harus dirancang untuk memindai sinyal radar sebelum menggunakan saluran tertentu. Tentu saja jika pulsa radar terdeteksi, itu segera menonaktifkan saluran yang terpengaruh.
Keuntungan 5GHz
Seperti yang dapat Anda lihat dengan jelas pada grafik di atas, ada lebih dari 3 saluran. Perhatikan juga jarak saluran - setidaknya 20MHz. Ini berarti tidak ada saluran yang tumpang tindih; semuanya bisa digunakan secara bersamaan.
Jauh lebih ramai. Tidak seperti perangkat 2.4GHz, perangkat 5GHz hanya didistribusikan secara luas dalam lima atau enam tahun terakhir. Ada juga fakta bahwa perlu waktu untuk meningkatkan infrastruktur. Masih ada sejumlah besar bisnis yang menjalankan 2,4 jaringan saja.
Sangat sedikit sumber interferensi. Kecuali radar yang disebutkan di atas pada frekuensi tertentu, kemungkinan interferensi non-WiFi sangat rendah.
Kemampuan throughput yang lebih tinggi. Secara teoritis keduanya mampu mencapai 600Mbps. Namun dalam praktiknya, hal itu tidak terjadi karena banyak dari kemampuan yang ditingkatkan itu bergantung pada ikatan saluran. Ini adalah mode opsional di mana perangkat menggunakan beberapa saluran yang berdekatan secara bersamaan. Ingat sebelumnya bagaimana kita membahas fakta bahwa hanya ada 3 saluran non-overlapping yang tersedia di pita 2.4?
Teknik ini akan menggunakan 2 dari 3. Jadi, Anda tidak hanya akan benar-benar mengganggu tetangga Anda, semua saluran bersama dan gangguan saluran yang berdekatan mungkin akan membuat jaringan Anda bekerja jauh lebih buruk. Singkatnya, JANGAN mengaktifkan pengikatan saluran di pita 2.4.
Ada beberapa standar baru yang menggunakan rentang frekuensi lain. Kami akan membahasnya di artikel yang akan datang.
Untuk pdf dari peta spektrum resmi FCC: http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.PDF
Saya harap Anda menikmati artikel ini. Saya pikir yang berikutnya akan menjadi diskusi tentang standar yang berbeda.
Jika Anda memiliki saran topik yang berkaitan dengan WiFi atau jaringan umum, beri tahu saya di komentar.